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JP3329642B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JP3329642B2
JP3329642B2 JP32866395A JP32866395A JP3329642B2 JP 3329642 B2 JP3329642 B2 JP 3329642B2 JP 32866395 A JP32866395 A JP 32866395A JP 32866395 A JP32866395 A JP 32866395A JP 3329642 B2 JP3329642 B2 JP 3329642B2
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JP
Japan
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semiconductor device
semiconductor layer
layer
type
semiconductor
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一郎 大村
孝 四戸
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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、MOSFETやI
GBT等のMOSゲート構造を有する半導体装置と類似
の動作を行う半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a semiconductor device that performs an operation similar to a semiconductor device having a MOS gate structure such as a GBT and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電力用装置や高周波用装置と
してMOSゲート構造を有する半導体装置が多用されて
いる。図37に従来の電力用装置の一例としてパワーM
OSFETの断面図を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor devices having a MOS gate structure have been frequently used as power devices and high frequency devices. FIG. 37 shows a power M as an example of a conventional power device.
1 shows a cross-sectional view of an OSFET.

【0003】図中、92はn型ドリフト層を示し、n型
ドリフト層92の表面にはp型ウェル層93が選択的に
形成され、更に、低抵抗のn型ソース層94がp型ウェ
ル層93の表面に選択的に形成される。
In the figure, reference numeral 92 denotes an n-type drift layer, a p-type well layer 93 is selectively formed on the surface of the n-type drift layer 92, and a low-resistance n-type source layer 94 is formed on the p-type well layer. It is selectively formed on the surface of the layer 93.

【0004】n型ドリフト層92とn型ソース層94と
の間のp型ウェル層93上にはゲート絶縁膜96を介し
てゲート電極97が配設される。また、p型ウェル層9
3及びn型ソース層94の両方にコンタクトするように
ソース電極95が配設される。そして、n型ドリフト層
92には低抵抗のn型半導体層91を介してドレイン電
極98が配設される。
A gate electrode 97 is provided on a p-type well layer 93 between an n-type drift layer 92 and an n-type source layer 94 via a gate insulating film 96. Also, the p-type well layer 9
Source electrode 95 is provided so as to contact both 3 and n-type source layers 94. Then, a drain electrode 98 is provided on the n-type drift layer 92 via a low-resistance n-type semiconductor layer 91.

【0005】この種のパワーMOSFETでは、p型ウ
ェル層93、n型ソース層94等の半導体層は不純物の
拡散により形成する。例えば、p型ウェル層93はボロ
ン等のp型不純物の拡散により形成し、n型ソース層9
4はヒ素等のn型不純物の拡散により形成する。
In this type of power MOSFET, semiconductor layers such as a p-type well layer 93 and an n-type source layer 94 are formed by diffusion of impurities. For example, the p-type well layer 93 is formed by diffusion of a p-type impurity such as boron, and the n-type source layer 9 is formed.
4 is formed by diffusion of an n-type impurity such as arsenic.

【0006】このため、パワーMOSFETには以下の
ような問題がある。即ち、不純物の拡散による形成には
時間がかかるため、p型ウェル層93、n型ソース層9
4等の半導体層の形成には時間がかかり、この結果、装
置の製造時間が長くなるという問題がある。特にSi
C、CdS、ダイヤモンド等の、不純物の拡散を困難と
するような半導体をバルクの材料として用いた場合に
は、装置の製造が不可能となる。
Therefore, the power MOSFET has the following problems. That is, since formation by diffusion of impurities takes time, the p-type well layer 93 and the n-type source layer 9 are formed.
It takes time to form a semiconductor layer such as No. 4, and as a result, there is a problem that the manufacturing time of the device becomes long. Especially Si
When a semiconductor, such as C, CdS, or diamond, which makes diffusion of impurities difficult, is used as a bulk material, manufacture of the device becomes impossible.

【0007】また、パワーMOSFET等のMOSゲー
ト構造を有する半導体装置では、ゲート電極97により
生成を制御するチャネルを通して電流を流すため、チャ
ネル抵抗が存在する。このようなチャネル抵抗はオン電
圧の上昇原因となり、オン特性の改善を困難なものとす
る。特にSiC等では、チャネル抵抗が大きいことが知
られており、この種の半導体装置の実現は難しい。
Further, in a semiconductor device having a MOS gate structure such as a power MOSFET, a current flows through a channel whose generation is controlled by the gate electrode 97, so that a channel resistance exists. Such channel resistance causes an increase in on-voltage, making it difficult to improve on-characteristics. Particularly, it is known that channel resistance is large in SiC or the like, and it is difficult to realize this type of semiconductor device.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のパ
ワーMOSFETは不純物の拡散により形成していたの
で、装置の製造時間が長くなるという問題がある。ま
た、チャネル抵抗が存在するため、オン電圧が高くなる
という問題がある。
As described above, since the conventional power MOSFET is formed by diffusion of impurities, there is a problem that the manufacturing time of the device becomes long. In addition, there is a problem that the ON voltage is increased due to the presence of the channel resistance.

【0009】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、従来よりも、製造時間
の短縮化及びオン特性の改善を図れる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can shorten the manufacturing time and improve the ON characteristics as compared with the related art. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の視点は、
半導体装置において、第1導電型の第1半導体層と、前
記第1半導体層にショットキー接合する第1主電極と、
前記第1半導体層に接続された第2主電極と、前記ショ
ットキー接合のショットキーバリアの高さを制御するた
めの制御手段と、を具備し、前記第1及び第2主電極間
に電圧を印加した状態で前記ショットキーバリアの高さ
を低くするとオンし、オン状態において前記第1半導体
層を通して第1及び第2主電極間に電流が流れることを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is as follows.
In a semiconductor device, a first semiconductor layer of a first conductivity type, a first main electrode for Schottky junction with the first semiconductor layer,
A second main electrode connected to the first semiconductor layer; and control means for controlling a height of the Schottky barrier of the Schottky junction, wherein a voltage is applied between the first and second main electrodes. When the height of the Schottky barrier is reduced in a state where the voltage is applied, the Schottky barrier is turned on, and in the on state, a current flows between the first and second main electrodes through the first semiconductor layer.

【0011】本発明の第2の視点は、半導体装置におい
て、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層に
ショットキー接合する第1主電極と、前記第1半導体層
上に配設された低抵抗で第1導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層にオーミック接触する第2主電極と、
前記ショットキー接合のショットキーバリアの高さを制
御するための制御手段と、を具備し、前記第1及び第2
主電極間に電圧を印加した状態で前記ショットキーバリ
アの高さを低くするとオンし、オン状態において前記第
1及び第2半導体層を通して第1及び第2主電極間に電
流が流れることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor device, a first semiconductor layer of a first conductivity type, a first main electrode having a Schottky junction with the first semiconductor layer, and A second semiconductor layer of a low resistance and a first conductivity type disposed;
A second main electrode in ohmic contact with the second semiconductor layer,
Control means for controlling the height of the Schottky barrier of the Schottky junction;
When the height of the Schottky barrier is reduced while a voltage is applied between the main electrodes, the Schottky barrier is turned on, and in the on state, a current flows between the first and second main electrodes through the first and second semiconductor layers. And

【0012】本発明の第3の視点は、半導体装置におい
て、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層に
ショットキー接合する第1主電極と、前記第1半導体層
上に配設された低抵抗で第2導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層にオーミック接触する第2主電極と、
前記ショットキー接合のショットキーバリアの高さを制
御するための制御手段と、を具備し、前記第1及び第2
主電極間に電圧を印加した状態で前記ショットキーバリ
アの高さを低くするとオンし、オン状態において前記第
1及び第2半導体層を通して第1及び第2主電極間に電
流が流れることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in a semiconductor device, a first semiconductor layer of a first conductivity type, a first main electrode having a Schottky junction with the first semiconductor layer, and a first semiconductor layer formed on the first semiconductor layer. A second semiconductor layer of low resistance and second conductivity type disposed;
A second main electrode in ohmic contact with the second semiconductor layer,
Control means for controlling the height of the Schottky barrier of the Schottky junction;
When the height of the Schottky barrier is reduced while a voltage is applied between the main electrodes, the Schottky barrier is turned on, and in the on state, a current flows between the first and second main electrodes through the first and second semiconductor layers. And

【0013】本発明の第4の視点は、第1乃至3の視点
のいずれかに係る半導体装置において、前記制御手段
が、前記ショットキー接合に隣接して前記第1半導体層
に絶縁膜を介して対向する制御電極を具備することを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the control means includes an insulating film interposed between the first semiconductor layer adjacent to the Schottky junction. And a control electrode opposed thereto.

【0014】本発明の第5の視点は、第4の視点に係る
半導体装置において、前記ショットキー接合に隣接して
前記第1半導体層内にトレンチが形成され、前記制御電
極が前記トレンチ内に配設されることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, a trench is formed in the first semiconductor layer adjacent to the Schottky junction, and the control electrode is formed in the trench. It is characterized by being arranged.

【0015】本発明の第6の視点は、第5の視点に係る
半導体装置において、前記トレンチが離間した複数のト
レンチ部分からなり、前記制御電極が前記トレンチ部分
内に夫々配設された複数の制御電極部分からなることを
特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fifth aspect, the plurality of trenches are separated from each other by the trench, and the plurality of control electrodes are respectively disposed in the trenches. It is characterized by comprising a control electrode portion.

【0016】本発明の第7の視点は、第1乃至6の視点
のいずれかに係る半導体装置において、前記第1主電極
が前記制御電極と前記第1半導体層との間に介入する延
長部を具備し、前記ショットキー接合が前記延長部によ
り形成されることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, the first main electrode extends between the control electrode and the first semiconductor layer. Wherein the Schottky junction is formed by the extension.

【0017】本発明の第8の視点は、第1乃至7の視点
のいずれかに係る半導体装置において、前記第1主電極
と前記第1半導体層との間にトンネル絶縁膜が配設され
ることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to seventh aspects, a tunnel insulating film is provided between the first main electrode and the first semiconductor layer. It is characterized by the following.

【0018】本発明の第9の視点は、第1乃至8の視点
のいずれかに係る半導体装置において、前記第1主電極
と前記第1半導体層との間に第2導電型の半導体層が配
設されることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to eighth aspects, a semiconductor layer of a second conductivity type is provided between the first main electrode and the first semiconductor layer. It is characterized by being arranged.

【0019】本発明の第10の視点は、第1乃至9の視
点のいずれかに係る半導体装置において、前記第1半導
体層がSi、SiC、Cd及びダイヤモンドからなる群
から選択された材料からなることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to ninth aspects, the first semiconductor layer is made of a material selected from the group consisting of Si, SiC, Cd and diamond. It is characterized by the following.

【0020】本発明の第11の視点は、第1乃至10の
視点のいずれかに係る半導体装置において、前記第1導
電型がn型であることを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to tenth aspects, the first conductivity type is an n-type.

【0021】本発明の第12の視点は、第7の視点に係
る半導体装置において、前記延長部がシリサイド層から
なることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the seventh aspect, the extension is formed of a silicide layer.

【0022】本発明の第13の視点は、第7の視点に係
る半導体装置において、前記延長部が厚さ0.2μm以
下の金属薄膜からなることを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the seventh aspect, the extension is made of a metal thin film having a thickness of 0.2 μm or less.

【0023】本発明の第14の視点は、第12の視点に
係る半導体装置の製造方法において、前記第1半導体層
上にゲート絶縁膜を介して前記制御電極を形成する工程
と、前記制御電極を用いて前記シリサイド層を自己整合
的に形成する工程と、を具備することを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the twelfth aspect, a step of forming the control electrode on the first semiconductor layer via a gate insulating film; And forming the silicide layer in a self-aligned manner using the method.

【0024】本発明の第15の視点は、半導体装置にお
いて、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層
上に配設された小面積の第1主電極と、前記第1半導体
層に接続された第2主電極と、前記第1半導体層及び前
記第1主電極上に絶縁膜を介して配設された大面積の制
御電極と、を具備し、オン状態において前記第1半導体
層を通して第1及び第2主電極間に電流が流れると共
に、前記制御電極への電位の付与により前記第1半導体
層に誘起される第2導電型の反転層により、前記第1主
電極下の電流通路がピンチオフされることを特徴とす
る。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in a semiconductor device, a first semiconductor layer of a first conductivity type, a first main electrode having a small area disposed on the first semiconductor layer, A second main electrode connected to a semiconductor layer; and a large-area control electrode disposed on the first semiconductor layer and the first main electrode with an insulating film interposed therebetween. A current flows between the first and second main electrodes through one semiconductor layer, and a second conductivity type inversion layer induced in the first semiconductor layer by applying a potential to the control electrode allows the first main electrode to be formed. The lower current path is pinched off.

【0025】本発明に係る半導体装置においては、制御
手段により、例えば制御電極に電圧を印加することによ
り、第1主電極と半導体層との界面のショットキーバリ
アの高さを低くする。これにより、半導体装置が動作状
態となり、第1半導体層を通して第1及び第2主電極間
に電流が流れる。第1半導体層がn型の場合、動作状態
において、第1主電極から第1半導体層に電子が注入さ
れる。
In the semiconductor device according to the present invention, the height of the Schottky barrier at the interface between the first main electrode and the semiconductor layer is reduced by applying a voltage to the control electrode, for example, by the control means. Thus, the semiconductor device is in an operation state, and a current flows between the first and second main electrodes through the first semiconductor layer. When the first semiconductor layer is n-type, electrons are injected from the first main electrode into the first semiconductor layer in an operation state.

【0026】制御電極により主電流を制御するにも拘ら
ずチャネルは存在しないため、チャネル抵抗によるオン
電圧の上昇を防止でき、オン特性を改善できる。また、
基本的に拡散層は不要なので製造時間が長くなるという
問題も生じない。
Since the channel does not exist despite the control of the main current by the control electrode, an increase in the on-state voltage due to the channel resistance can be prevented, and the on-state characteristics can be improved. Also,
Since a diffusion layer is basically unnecessary, there is no problem that the manufacturing time is long.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は本発明の実施の形態に係る半導体装
置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0029】図中、1はシリコンからなる低抵抗のn型
半導体基板を示し、n型基板1上にはシリコンからなる
n型半導体層2がエピタキシャル成長形成される。n型
半導体層2の表面には、ストライプ状、島状或いは環状
のソース電極4(第1主電極)がショットキー接合す
る。ソース電極4の材料としては、例えば、Al、A
u、Pt、Ti、Pdがあげられる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a low-resistance n-type semiconductor substrate made of silicon, and an n-type semiconductor layer 2 made of silicon is formed on the n-type substrate 1 by epitaxial growth. On the surface of the n-type semiconductor layer 2, a stripe-shaped, island-shaped or annular source electrode 4 (first main electrode) is formed by Schottky junction. As a material of the source electrode 4, for example, Al, A
u, Pt, Ti, and Pd.

【0030】n型半導体層2の表面上にはソース電極4
に隣接してストライプ状、島状或いは環状のゲート電極
6がゲート絶縁膜5を介して配設される。ゲート電極6
はソース電極4と絶縁される。そして、n型基板1には
ドレイン電極3(第2主電極)がオーミック接触する。
The source electrode 4 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 2.
, A stripe-shaped, island-shaped or annular gate electrode 6 is provided via a gate insulating film 5. Gate electrode 6
Are insulated from the source electrode 4. Then, the drain electrode 3 (second main electrode) makes ohmic contact with the n-type substrate 1.

【0031】図2は図1のII−II線に沿った断面におけ
る装置の電位分布(eV値)を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a potential distribution (eV value) of the device in a cross section taken along line II-II of FIG.

【0032】ソース電極4に対してゼロまたは負のゲー
ト電圧VG をゲート電極6に印加した場合には、n型半
導体層2とソース電極4との界面に十分に高いショット
キーバリア(そのレベルは図中のVB )が形成される。
このため、ドレイン電極3とソース電極4との間に所定
の電圧を印加していても、ショットキーダイオードの逆
バイアス状態と同様に、ソース電極4からn型半導体層
2への電子の注入は起こらない。
[0032] in the case of applying a zero or negative gate voltage V G to the gate electrode 6 with respect to the source electrode 4, the interface to a sufficiently high Schottky barrier with the n-type semiconductor layer 2 and the source electrode 4 (that level VB ) in the figure is formed.
For this reason, even when a predetermined voltage is applied between the drain electrode 3 and the source electrode 4, the injection of electrons from the source electrode 4 to the n-type semiconductor layer 2 is performed similarly to the reverse bias state of the Schottky diode. Does not happen.

【0033】一方、ゲート電極6に対して正のゲート電
圧VG を印加した場合には、ショットキーバリアはゲー
ト電極6に近い部分で低くなる。図2図示のように、ゲ
ート電圧VG が大きいほどショットキーバリアは低くな
る。そして、ゲート電圧VGが所定値(しきい値電圧)
を越えると、ショットキーバリアの高さが十分に小さく
なる。このため、ドレイン電極3が正でソース電極4が
負となるように所定のオン電圧を印加しいていると、ソ
ース電極4からn型半導体層2に多数の電子が注入され
るようになり、装置は導通状態(オン状態)となる。
On the other hand, in the case of applying a positive gate voltage V G to the gate electrode 6, the Schottky barrier is low at a portion close to the gate electrode 6. As Figure 2 illustrates, as the gate voltage V G is higher Schottky barrier is low. Then, the gate voltage V G is a predetermined value (threshold voltage)
Is exceeded, the height of the Schottky barrier becomes sufficiently small. Therefore, when a predetermined ON voltage is applied so that the drain electrode 3 is positive and the source electrode 4 is negative, a large number of electrons are injected from the source electrode 4 into the n-type semiconductor layer 2, The device is in a conductive state (ON state).

【0034】このように、図1図示の半導体装置におい
ては、ゲート電極6に正のゲート電圧を印加して、ショ
ットキーバリアの高さを低くすることにより、装置内に
主電流が流れるようになる。即ち、ゲート電極6に印加
する電圧によりショットキーバリアの高さを制御するこ
とにより、主電流のスイッチングを行なっている。
As described above, in the semiconductor device shown in FIG. 1, a positive gate voltage is applied to the gate electrode 6 to lower the height of the Schottky barrier so that the main current flows in the device. Become. That is, the main current is switched by controlling the height of the Schottky barrier by the voltage applied to the gate electrode 6.

【0035】従って、図1図示の半導体装置において
は、ゲート電極6は存在するものの、MOSFETとは
異なり、n型半導体層2内に拡散層を形成したり、主電
流のスイッチングのためにチャネルの生成を制御する必
要はない。従って、拡散層の形成のために製造時間が長
くなったり、チャネル抵抗によりオン電圧が上昇すると
いう問題は生じない。
Therefore, in the semiconductor device shown in FIG. 1, although a gate electrode 6 is present, unlike a MOSFET, a diffusion layer is formed in the n-type semiconductor layer 2 or a channel is formed for switching main current. There is no need to control the generation. Therefore, there is no problem that the manufacturing time is long due to the formation of the diffusion layer and the ON voltage is increased due to the channel resistance.

【0036】また、図1図示の半導体装置においては、
上述したように、ゲート電圧によりショットキーバリア
の高さを制御するので、MOSFETと同様に、主電流
の量を連続的に変えることができる。しかも、チャネル
抵抗が存在しないのでMOSFETよりもオン抵抗が低
く、高速動作が可能となる。このため、本半導体装置は
高周波用装置としても有効である。
In the semiconductor device shown in FIG.
As described above, since the height of the Schottky barrier is controlled by the gate voltage, the amount of the main current can be continuously changed, similarly to the MOSFET. Moreover, since there is no channel resistance, the on-resistance is lower than that of the MOSFET, and high-speed operation is possible. Therefore, the present semiconductor device is also effective as a high-frequency device.

【0037】なお、図1図示の半導体装置においては、
基板1及び半導体層2の材料としてシリコンを用いた
が、本発明に係る装置構造では拡散層が不要なので、S
iCやCdやダイヤモンド等のようにシリコンよりも不
純物拡散係数が低く、不純物拡散層の形成が困難な材料
を用いることが可能となる。
In the semiconductor device shown in FIG.
Although silicon was used as the material of the substrate 1 and the semiconductor layer 2, since the device structure according to the present invention does not require a diffusion layer,
It is possible to use a material such as iC, Cd, or diamond which has a lower impurity diffusion coefficient than silicon and has difficulty in forming an impurity diffusion layer.

【0038】また、ソース・ドレイン間に逆バイアスが
掛かった場合は、ショットキー接合部分が導通状態とな
り、インバータ回路を組んだ場合の転流用ダイオードが
不要となる。また、このダイオードはショットキーバリ
アダイオードとなっているため、pn接合型の半導体装
置に比べて高速であり、インバータ回路の性能を著しく
向上させる。
When a reverse bias is applied between the source and the drain, the Schottky junction becomes conductive, and a commutating diode when an inverter circuit is assembled becomes unnecessary. Further, since this diode is a Schottky barrier diode, the speed is higher than that of a pn junction type semiconductor device, and the performance of the inverter circuit is significantly improved.

【0039】なお、本実施の形態及び以下に述べる多く
の実施の形態においては、n型半導体層2の下はn型半
導体基板1となっている。この場合、形成される装置の
動作はMOSFETと類似したものとなる。しかし、図
30図示のように、n型半導体基板1に代え、p型半導
体基板11としてもよい。この場合、形成される半導体
装置の動作はIGBT(絶縁ゲート付きバイポーラトラ
ンジスタ)と類似したものとなる。
In this embodiment and in many embodiments described below, an n-type semiconductor substrate 1 is provided below the n-type semiconductor layer 2. In this case, the operation of the device formed is similar to that of a MOSFET. However, as shown in FIG. 30, a p-type semiconductor substrate 11 may be used instead of the n-type semiconductor substrate 1. In this case, the operation of the semiconductor device formed is similar to that of an IGBT (a bipolar transistor with an insulated gate).

【0040】図3は本発明の別の実施の形態に係る半導
体装置の断面図である。なお、以下の実施の形態の図に
おいて、前出した図と対応する部分には前出した図と同
一符号を付してある。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In the drawings of the following embodiments, portions corresponding to the above-described drawings are denoted by the same reference numerals as those in the above-described drawings.

【0041】図3図示の半導体装置が図1図示の半導体
装置と異なる点は、ソース電極4とゲート電極6とがゲ
ート絶縁膜5を介して部分的に重なり合っていることに
ある。このため、ゲート電極6に同じレベルのゲート電
圧を印加しても、ソース電極4とn型半導体層2との界
面のショットキーバリアの高さはより低くなるので、オ
ン電圧を更に下げることができる。
The semiconductor device shown in FIG. 3 differs from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that the source electrode 4 and the gate electrode 6 partially overlap with the gate insulating film 5 interposed therebetween. For this reason, even if the same level of gate voltage is applied to the gate electrode 6, the height of the Schottky barrier at the interface between the source electrode 4 and the n-type semiconductor layer 2 becomes lower, so that the on-voltage can be further reduced. it can.

【0042】また、ゲート電極6と重なり合う部分のソ
ース電極4は薄く形成されるので、この薄い部分がソー
スに直列に接続されたネガティブフィードバック用抵抗
(即ち、バラスト抵抗)として機能する。このため、複
数の半導体装置を形成した場合、各半導体装置の電流配
分は均一化される。
Further, since the source electrode 4 in a portion overlapping with the gate electrode 6 is formed thin, the thin portion functions as a negative feedback resistor (that is, a ballast resistor) connected in series to the source. Therefore, when a plurality of semiconductor devices are formed, the current distribution of each semiconductor device is made uniform.

【0043】なお、本実施の形態の場合、オフ状態時に
ソース電極4の角(端部)に電界が集中し、リーク電流
が増加する虞があるが、これはゲート電圧を負に調整し
てソース電極4の角に集中する電界を緩和することによ
り防止できる。
In the case of the present embodiment, the electric field may be concentrated at the corners (ends) of the source electrode 4 in the off state, and the leakage current may increase. This is because the gate voltage is adjusted to a negative value. This can be prevented by relaxing the electric field concentrated on the corner of the source electrode 4.

【0044】図4は本発明の更に別の実施の形態に係る
半導体装置の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0045】図4図示の半導体装置が図3図示の半導体
装置と異なる点は、ソース電極4の角の形状がテーパに
なっていることにある。このため、オン時にはテーパ部
の先端の細い部分に高い電界が形成され、該先端部から
効果的に電子注入を行なえるようになり、更にオン電圧
を下げることができるようになる。
The semiconductor device shown in FIG. 4 differs from the semiconductor device shown in FIG. 3 in that the corner shape of the source electrode 4 is tapered. For this reason, a high electric field is formed at the narrow portion at the tip of the tapered portion during the on-state, so that electron injection can be effectively performed from the tip and the on-voltage can be further reduced.

【0046】図5は本発明の更に別の実施の形態に係る
半導体装置の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0047】図5図示の半導体装置が図4図示の半導体
装置と異なる点は、ゲート電極6もテーパ状に形成し
て、より効果的にショットキーバリアの高さをゲート電
圧により制御できるようにしたことにある。
The semiconductor device shown in FIG. 5 is different from the semiconductor device shown in FIG. 4 in that the gate electrode 6 is also formed in a tapered shape so that the height of the Schottky barrier can be more effectively controlled by the gate voltage. I did it.

【0048】図6は本発明の更に別の実施の形態に係る
半導体装置の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0049】図6図示の半導体装置が図5図示の半導体
装置と異なる点は、ソース電極4及びゲート電極6の角
全体をテーパ状に形成したことにある。図6図示の半導
体装置でも図5図示の半導体装置と同様な効果が得られ
る。また、図5図示の半導体装置よりも、ソース電極4
及びゲート電極6の形状は簡略化するので製造が容易で
ある。
The semiconductor device shown in FIG. 6 differs from the semiconductor device shown in FIG. 5 in that the entire corners of the source electrode 4 and the gate electrode 6 are formed in a tapered shape. The same effect as the semiconductor device shown in FIG. 5 can be obtained in the semiconductor device shown in FIG. Further, the source electrode 4 is larger than the semiconductor device shown in FIG.
Further, since the shape of the gate electrode 6 is simplified, the manufacture is easy.

【0050】図7は本発明の更に別の実施の形態に係る
半導体装置の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0051】図7図示の半導体装置が図3図示の半導体
装置と異なる点は、n型半導体層2の表面のトレンチ溝
内にゲート絶縁膜5を介してゲート電極6を埋め込み形
成したことにある。
The semiconductor device shown in FIG. 7 is different from the semiconductor device shown in FIG. 3 in that a gate electrode 6 is buried in a trench on the surface of an n-type semiconductor layer 2 via a gate insulating film 5. .

【0052】図7図示の半導体装置においては、トレン
チ溝の深さ方向でゲート電極6とソース電極4とがゲー
ト絶縁膜5を介して部分的に重なり合う。従って、図7
図示の半導体装置でも図3図示の半導体装置と同様な効
果が得られる。
In the semiconductor device shown in FIG. 7, the gate electrode 6 and the source electrode 4 partially overlap each other via the gate insulating film 5 in the depth direction of the trench. Therefore, FIG.
The same effects as those of the semiconductor device shown in FIG.

【0053】図8は本発明の更に別の実施の形態に係る
半導体装置の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0054】図8図示の半導体装置が図5図示の半導体
装置と異なる点は、ゲート電極6の一部がn型半導体層
2の表面にショットキー接合することにある。また、ゲ
ート電極6には抵抗体Rが設けられており、オフ時に大
電流が装置に流れるのを防止する。また、ゲート電極6
下の酸化膜の形成が不要となる。
The semiconductor device shown in FIG. 8 differs from the semiconductor device shown in FIG. 5 in that a part of the gate electrode 6 is Schottky-bonded to the surface of the n-type semiconductor layer 2. Further, the gate electrode 6 is provided with a resistor R to prevent a large current from flowing to the device when the gate electrode 6 is turned off. In addition, the gate electrode 6
The formation of an underlying oxide film becomes unnecessary.

【0055】なお、ゲート電極6によるショットキーバ
リアの高さの方がソース電極4のそれよりも高くなるよ
うに、ソース電極4の材料、ゲート電極6の材料を選ぶ
ことが好ましい。
It is preferable to select the material of the source electrode 4 and the material of the gate electrode 6 so that the height of the Schottky barrier formed by the gate electrode 6 is higher than that of the source electrode 4.

【0056】図9は本発明の更に別の実施の形態に係る
半導体装置の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0057】図9図示の半導体装置が図1図示の半導体
装置と異なる点は、ソース電極4とn型半導体層2との
界面にPtSi等のシリサイド層7を挿設することによ
り、より安定なショットキー接合を形成することにあ
る。シリサイド層7はゲート電極6と部分的に重なり合
うことが好ましい。
The semiconductor device shown in FIG. 9 is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a silicide layer 7 of PtSi or the like is inserted at the interface between the source electrode 4 and the n-type semiconductor layer 2 so that the semiconductor device is more stable. It is to form a Schottky junction. It is preferable that the silicide layer 7 partially overlaps the gate electrode 6.

【0058】図10は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0059】図10図示の半導体装置が図1図示の半導
体装置と異なる点は、ソース電極4とn型半導体層2と
によりショットキー接合が形成された領域のn型半導体
層2の表面の一部にp型拡散層8を形成したことにあ
る。p型拡散層8は、ソース電極4の下面全体に対応し
て形成することもできる。
The semiconductor device shown in FIG. 10 is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a portion of the surface of the n-type semiconductor layer 2 where the Schottky junction is formed by the source electrode 4 and the n-type semiconductor layer 2 is formed. That is, the p-type diffusion layer 8 is formed in the portion. The p-type diffusion layer 8 can be formed corresponding to the entire lower surface of the source electrode 4.

【0060】図10図示の半導体装置によれば、p型拡
散層8により電子に対するバリアが高くなり、オフ状態
時にショットキーバリアを越えて装置内に流れ込むキャ
リアによるリーク電流を低減できる。
According to the semiconductor device shown in FIG. 10, the barrier against electrons is increased by the p-type diffusion layer 8, and the leakage current due to carriers flowing into the device over the Schottky barrier in the off state can be reduced.

【0061】また、図10図示の半導体装置の場合、オ
フ状態時の誤動作を防止するために、p型拡散層を最適
に形成し、しきい値電圧を高く設定することができる。
ノイズによる誤動作を防ぐため、大電力装置の場合はし
きい値電圧を高く設定することが望ましい。
In the case of the semiconductor device shown in FIG. 10, the p-type diffusion layer can be optimally formed and the threshold voltage can be set high in order to prevent a malfunction in the off state.
In order to prevent malfunction due to noise, it is desirable to set the threshold voltage high for a high power device.

【0062】図11は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0063】図11図示の半導体装置は、図9及び図1
0図示の半導体装置の特徴を組み合わたものである。即
ち、図11図示の半導体装置においては、ゲート電極4
の下部にp型拡散層8を形成し、更に、p型拡散層8の
表面にショットキー接合を構成するシリサイド層7を選
択的に形成する。
The semiconductor device shown in FIG. 11 corresponds to FIGS.
0 is a combination of the features of the semiconductor device shown in FIG. That is, in the semiconductor device shown in FIG.
A p-type diffusion layer 8 is formed underneath, and a silicide layer 7 forming a Schottky junction is selectively formed on the surface of the p-type diffusion layer 8.

【0064】図12は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の平面図である。また、図13は図12の
XIII−XIII線に沿った断面図、図14は図12のXIV −
XIV線に沿った断面図である。
FIG. 12 is a plan view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a view similar to FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along line XIII-XIII, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line XIV.

【0065】図12乃至図14図示の半導体装置におい
ては、図9図示の半導体装置の特徴であるシリサイド層
7を梯状にした構成になっている。図12乃至図14図
示の半導体装置によれば、ソース電極4が配設されてい
ない領域においても、その一部はシリサイド層7から電
子が注入されることになる。従って、電子を注入する部
分が増加するので、オン電圧を更に低減できる。
The semiconductor device shown in FIGS. 12 to 14 has a configuration in which the silicide layer 7 which is a feature of the semiconductor device shown in FIG. According to the semiconductor device shown in FIGS. 12 to 14, even in a region where the source electrode 4 is not provided, electrons are partially injected from the silicide layer 7. Accordingly, the number of portions into which electrons are injected increases, and the on-voltage can be further reduced.

【0066】図15は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の平面図である。また、図16は図15の
XVI −XVI 線に沿った断面図、図17は図15のXVII−
XVII線に沿った断面図である。
FIG. 15 is a plan view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 16 is a view similar to FIG.
FIG. 17 is a sectional view taken along line XVI-XVI, and FIG.
FIG. 7 is a sectional view taken along line XVII.

【0067】図15乃至図17図示の半導体装置におい
ては、第3図示の半導体装置の特徴であるゲート電極6
の下のソース電極4aの形状を梯状にした構成になって
いる。図15乃至図17図示の半導体装置によれば、ゲ
ート電極6の領域においても、ソース電極4aから電子
が注入されることになる。従って、第11の実施の形態
と同様に、電子を注入する部分が増加するので、オン電
圧を更に低減できる。
In the semiconductor device shown in FIGS. 15 to 17, the gate electrode 6 which is a feature of the semiconductor device shown in FIG.
Of the source electrode 4a underneath. According to the semiconductor device shown in FIGS. 15 to 17, electrons are injected from the source electrode 4 a also in the region of the gate electrode 6. Therefore, as in the eleventh embodiment, the number of portions into which electrons are injected increases, so that the on-voltage can be further reduced.

【0068】図18は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。なお、n型半導体基板
1、ドレイン電極3は省略してある。
FIG. 18 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. Note that the n-type semiconductor substrate 1 and the drain electrode 3 are omitted.

【0069】図18図示の半導体装置の特徴は、n型半
導体層2の表面のトレンチ溝内にゲート絶縁膜5を介し
てゲート電極を埋め込み形成したことにある。
The feature of the semiconductor device shown in FIG. 18 is that a gate electrode is buried in a trench groove on the surface of n-type semiconductor layer 2 via a gate insulating film 5.

【0070】図18図示の半導体装置によれば、図1図
示の半導体装置に比べて、ショットキーバリアの高さの
制御に寄与するゲート部の長さが増加するので、よりオ
ン電圧を低くできる。
According to the semiconductor device shown in FIG. 18, since the length of the gate portion contributing to the control of the height of the Schottky barrier is increased as compared with the semiconductor device shown in FIG. 1, the ON voltage can be further reduced. .

【0071】また、トレンチ溝の底部はソース電極4の
下部(ショットキー接合面)よりもドレイン側に近いの
で、オフ時にドレイン電極3に電圧が印加されることに
より、のショットキー接合面に形成される電界E1はト
レンチ溝の底部に形成される電界E2よりも弱いものと
なる。即ち、オフ時のドレイン電圧による強い電界はト
レンチ溝の底部が支え、ショットキー接合部は強い電界
から保護される。従って、ショットキーバリアを越える
キャリアによるリーク電流を低減できる。更に、リーク
電流を低減できる分だけ、従来よりも高い温度まで使用
でき、高温動作が可能となる。
Since the bottom of the trench is closer to the drain side than the lower portion (Schottky junction surface) of the source electrode 4, the voltage is applied to the drain electrode 3 when the trench is off, so that the trench is formed on the Schottky junction surface. The generated electric field E1 is weaker than the electric field E2 formed at the bottom of the trench. That is, the strong electric field due to the drain voltage at the time of off is supported by the bottom of the trench groove, and the Schottky junction is protected from the strong electric field. Therefore, the leak current due to the carriers exceeding the Schottky barrier can be reduced. Further, as much as the leakage current can be reduced, it can be used up to a higher temperature than before, and high-temperature operation is possible.

【0072】図19は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 19 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0073】図19図示の半導体装置が図18図示の半
導体装置と異なる点は、ソース電極4の下部に薄い絶縁
膜(トンネル絶縁膜)9を設けたことにある。絶縁膜9
の厚さは、n型半導体層2とソース電極4との間にトン
ネル電流が流れる程度に設定される。
The semiconductor device shown in FIG. 19 differs from the semiconductor device shown in FIG. 18 in that a thin insulating film (tunnel insulating film) 9 is provided below the source electrode 4. Insulating film 9
Is set to such an extent that a tunnel current flows between the n-type semiconductor layer 2 and the source electrode 4.

【0074】図18図示の半導体装置によれば、オフ時
にリーク電流として流れる電子は、ショットキーバリア
の他、絶縁膜9のバリアも越えなければならないため、
リーク電流が低減される。
According to the semiconductor device shown in FIG. 18, electrons flowing as a leak current at the time of off-state must cross not only the Schottky barrier but also the barrier of the insulating film 9.
Leakage current is reduced.

【0075】図20は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 20 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0076】図20図示の半導体装置が図18図示の半
導体装置と異なる点は、トレンチ溝の深さがより深いこ
とにある。図20図示の半導体装置によれば、電界E1
は更に低くなるので、更にリーク電流を低減でき、より
高い温度まで動作可能となる。
The semiconductor device shown in FIG. 20 differs from the semiconductor device shown in FIG. 18 in that the depth of the trench is deeper. According to the semiconductor device shown in FIG.
Is further reduced, so that the leak current can be further reduced, and the device can be operated up to a higher temperature.

【0077】図21は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 21 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0078】図21図示の半導体装置は図18図示の半
導体装置の変更例で、ソース電極4がトレンチ溝にまで
入り込んだ構造になっている。このような構造にするこ
とにより、ショットキー接合の面積が増加し、逆導通ダ
イオードとして働いたときのオン電圧を低くすることが
できる。
The semiconductor device shown in FIG. 21 is a modification of the semiconductor device shown in FIG. 18 and has a structure in which the source electrode 4 extends into the trench. With such a structure, the area of the Schottky junction increases, and the on-state voltage when working as a reverse conducting diode can be reduced.

【0079】なお、図21図示の半導体装置において
は、ショットキー接合の面積が増えているので、オフ時
にリーク電流が増える虞があるが、これはトレンチ溝を
深く形成することにより防止できる。
In the semiconductor device shown in FIG. 21, since the area of the Schottky junction is increased, there is a possibility that the leakage current may increase when the semiconductor device is turned off. This can be prevented by forming the trench deep.

【0080】図22は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 22 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0081】図22図示の半導体装置の特徴は、ソース
電極4を全面に形成すると共に、ソース電極4の下部と
ゲート電極6の上部とがゲート絶縁膜5を介してトレン
チ溝の深さ方向で重なり合うようにしたことにある。
The feature of the semiconductor device shown in FIG. 22 is that the source electrode 4 is formed on the entire surface, and the lower part of the source electrode 4 and the upper part of the gate electrode 6 are interposed via the gate insulating film 5 in the depth direction of the trench. The reason is that they overlap.

【0082】図22図示の半導体装置によれば、図18
図示の半導体装置と同様にトレンチ溝の採用によりオン
電圧は低くなり、更に図3図示の半導体装置と同様に、
ソース電極4とゲート電極6とが部分的に重なり合うこ
とでも、オン電圧は低くなる。従って、図22図示の半
導体装置によれば、オン電圧を十分に下げることができ
る。また、スイッチング速度も改善される。更に、増幅
装置として用いた場合には高い増幅率を実現できる。
According to the semiconductor device shown in FIG.
As in the case of the semiconductor device shown in the figure, the on-voltage is reduced by adopting the trench groove. Further, similarly to the semiconductor device shown in FIG.
Even when the source electrode 4 and the gate electrode 6 partially overlap, the on-voltage is reduced. Therefore, according to the semiconductor device shown in FIG. 22, the on-voltage can be sufficiently reduced. Also, the switching speed is improved. Further, when used as an amplification device, a high amplification factor can be realized.

【0083】図23は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 23 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0084】図23図示の半導体装置が図1図示の半導
体装置と異なる点は、n型半導体層2上に薄い絶縁膜
(トンネル絶縁膜)10を介してソース電極4及びゲー
ト電極5を設けたことにある。絶縁膜9の厚さは、n型
半導体層2とソース電極4との間にトンネル電流が流れ
る程度に設定される。
The semiconductor device shown in FIG. 23 is different from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a source electrode 4 and a gate electrode 5 are provided on an n-type semiconductor layer 2 via a thin insulating film (tunnel insulating film) 10. It is in. The thickness of insulating film 9 is set to such an extent that a tunnel current flows between n-type semiconductor layer 2 and source electrode 4.

【0085】このように構成された半導体装置をオン状
態にするには、ソースに対して直流の正のゲート電圧を
ゲート電極5に常時印加する。なお、後述するように、
交流のゲート電圧を印加してもよい。
In order to turn on the semiconductor device thus configured, a DC positive gate voltage is always applied to the gate electrode 5 with respect to the source. In addition, as described later,
An AC gate voltage may be applied.

【0086】このようなゲート電圧がゲート電極5に印
加されると、ソース電極4やゲート電極5の付近の高電
界部分のn型半導体層2で電子・正孔対が生成される。
When such a gate voltage is applied to the gate electrode 5, electron-hole pairs are generated in the n-type semiconductor layer 2 in the high electric field portion near the source electrode 4 and the gate electrode 5.

【0087】電子はトンネル効果によりトンネル絶縁膜
10を介してゲート電極5に流れ込むが、正孔はトンネ
ル絶縁膜10とn型半導体層2との界面にトラップされ
るので、該界面には正電荷が蓄積される。
Electrons flow into the gate electrode 5 via the tunnel insulating film 10 due to the tunnel effect, but holes are trapped at the interface between the tunnel insulating film 10 and the n-type semiconductor layer 2. Is accumulated.

【0088】この蓄積された正電荷により、トンネル現
象が起こる程度の強度の電界がトンネル絶縁膜10に形
成され、ソース電極4から電子がトンネル絶縁膜10を
トンネルしてn型半導体層2に注入され、装置はオン状
態になる。
The accumulated positive charges form an electric field in the tunnel insulating film 10 having such an intensity that a tunnel phenomenon occurs, and electrons are injected from the source electrode 4 into the n-type semiconductor layer 2 through the tunnel insulating film 10. And the device is turned on.

【0089】一方、オフ状態にするにはソースに対して
ゼロまたは負のゲート電圧をゲート電極5に印加する。
この結果、トンネル絶縁膜10とn型半導体層2との界
面にトラップされた正孔はn型半導体層2の電子と再結
合して消滅するので、ソース電極4からの電子の注入が
停止し、装置はオフ状態になる。
On the other hand, to turn off the gate electrode, a zero or negative gate voltage is applied to the gate electrode 5 with respect to the source.
As a result, the holes trapped at the interface between the tunnel insulating film 10 and the n-type semiconductor layer 2 recombine with the electrons of the n-type semiconductor layer 2 and disappear, so that the injection of electrons from the source electrode 4 is stopped. , The device is turned off.

【0090】なお、電子・正孔対の生成を容易にするた
めに、ゲート電極5の下部のみまたはトンネル絶縁膜1
0の下部の全体のn型半導体層2の表面に高抵抗のp型
層を設けてもよい。
In order to facilitate generation of electron-hole pairs, only the lower portion of the gate electrode 5 or the tunnel insulating film 1 is formed.
A high-resistance p-type layer may be provided on the entire surface of the n-type semiconductor layer 2 below 0.

【0091】また、オフ時にリーク電流により装置がオ
ン状態になるのを防止するために、一部のソース電極4
をn基板1に接続してもよい。
In order to prevent the device from being turned on by a leak current when the device is turned off, some of the source electrodes 4 are turned off.
May be connected to the n substrate 1.

【0092】ソース電極4の下の絶縁膜は、半導体層2
よりバンドギャップの広い半導体膜としてもよい。この
場合、電子はバリアを越えて注入される。このようなバ
ンドギャップの広い半導体膜を用いることもできるが絶
縁膜のほうが好ましい。
The insulating film under the source electrode 4 is
A semiconductor film having a wider band gap may be used. In this case, electrons are injected across the barrier. Although a semiconductor film having such a wide band gap can be used, an insulating film is preferable.

【0093】図24は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 24 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0094】図24図示の半導体装置は、図23図示の
半導体装置の低抵抗のn型半導体基板1をシリコンから
なる低抵抗のp型半導体基板11に置換した構成になっ
ている。従って、本半導体装置の動作はIGBTと類似
したものとなる。
The semiconductor device shown in FIG. 24 has a configuration in which the low-resistance n-type semiconductor substrate 1 of the semiconductor device shown in FIG. 23 is replaced with a low-resistance p-type semiconductor substrate 11 made of silicon. Therefore, the operation of the semiconductor device is similar to that of the IGBT.

【0095】このように構成された装置をオン状態にす
るには、ソースに対して直流の正のゲート電圧をゲート
電極5に印加する。一旦オン状態になると、サイリスタ
と同様、p型基板11から正孔が供給され、ゲート電極
5にゲート電圧を印加しなくても、装置のオン状態は保
たれる。
To turn on the device thus constructed, a positive DC voltage with respect to the source is applied to the gate electrode 5. Once turned on, like the thyristor, holes are supplied from the p-type substrate 11, and the on-state of the device is maintained without applying a gate voltage to the gate electrode 5.

【0096】図24図示の半導体装置によれば、装置内
には電子電流と正孔電流の両電流がプラズマ状態(高注
入状態)で流れるので、図23図示の半導体装置のよう
に電子電流だけの場合に比べて、オン電圧はより低くな
る。
According to the semiconductor device shown in FIG. 24, both the electron current and the hole current flow in the device in a plasma state (high injection state), so that only the electron current flows as in the semiconductor device shown in FIG. The on-state voltage is lower than in the case of.

【0097】なお、図23及び図24図示の半導体装置
においては、装置をオン状態にするために、ゲート電極
5に正の直流のゲート電圧を印加したが、その代わり
に、交流のゲート電圧を印加してもよい。
In the semiconductor device shown in FIGS. 23 and 24, a positive DC gate voltage is applied to the gate electrode 5 in order to turn on the device, but instead, an AC gate voltage is applied. It may be applied.

【0098】この場合、ゲート電圧が負の期間にトンネ
ル絶縁膜10とn型基板2との界面に正孔が蓄積され、
そして、ゲート電圧が正の期間に蓄積された正孔がトン
ネル絶縁膜10とソース電極4との界面に流入する。
In this case, holes are accumulated at the interface between the tunnel insulating film 10 and the n-type substrate 2 while the gate voltage is negative,
Then, the holes accumulated during the period when the gate voltage is positive flow into the interface between the tunnel insulating film 10 and the source electrode 4.

【0099】この結果、トンネル現象が起こる程度の強
度の電界がトンネル絶縁膜10に形成され、ソース電極
4から電子がトンネル絶縁膜10をトンネルしてn型半
導体層2に注入され、装置はオン状態になる。
As a result, an electric field having a strength enough to cause a tunnel phenomenon is formed in the tunnel insulating film 10, electrons are injected from the source electrode 4 into the n-type semiconductor layer 2 through the tunnel insulating film 10, and the device is turned on. State.

【0100】なお、図23図示の半導体装置はMOSF
ETと同様、オン状態を保つためには、常時、交流のゲ
ート電圧を印加する必要がある。
Note that the semiconductor device shown in FIG.
As in the case of ET, it is necessary to constantly apply an AC gate voltage in order to maintain the ON state.

【0101】また、図24図示の半導体装置はMOSゲ
ート電極6により制御を行うようにしているが、ゲート
電極6のないダイオード構造とすることもできる。その
場合でも、オン電圧の低い半導体装置が実現可能であ
る。
Although the semiconductor device shown in FIG. 24 is controlled by the MOS gate electrode 6, a diode structure without the gate electrode 6 may be used. Even in that case, a semiconductor device with low on-voltage can be realized.

【0102】図25は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。なお、n型半導体層2の
下部はn型基板でもよいし、p型基板でもよい。
FIG. 25 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. The lower portion of the n-type semiconductor layer 2 may be an n-type substrate or a p-type substrate.

【0103】図25図示の半導体装置の特徴は、光によ
り装置のスイッチングを制御することにある。従って、
ゲート電極は存在しない。
The feature of the semiconductor device shown in FIG. 25 is that the switching of the device is controlled by light. Therefore,
There is no gate electrode.

【0104】図25図示の半導体装置において、装置を
オン状態にするにはトンネル絶縁膜10を介してn型半
導体層2に所定エネルギー以上の光hνを照射する。こ
の結果、n型半導体層2内に電子・正孔対が発生し、正
孔がトンネル絶縁膜10とn型半導体層2との界面にト
ラップされ、トンネル現象が起こる程度の強度の電界が
トンネル絶縁膜10に形成される。このため、ソース電
極4から電子がトンネル絶縁膜10をトンネルしてn型
半導体層2に注入され、装置はオン状態になる。
In the semiconductor device shown in FIG. 25, to turn on the device, light hν having a predetermined energy or more is applied to the n-type semiconductor layer 2 via the tunnel insulating film 10. As a result, electron-hole pairs are generated in the n-type semiconductor layer 2, holes are trapped at the interface between the tunnel insulating film 10 and the n-type semiconductor layer 2, and an electric field having a strength enough to cause a tunnel phenomenon is generated. It is formed on the insulating film 10. Therefore, electrons are injected from the source electrode 4 into the n-type semiconductor layer 2 through the tunnel insulating film 10 and the device is turned on.

【0105】ここで、n型半導体層2の下部がn型基板
の場合(MOSFET動作の場合)、光hνを照射して
いる間は電流が流れ、光hνの照射を停止すると装置は
オフ状態になる。
Here, when the lower portion of the n-type semiconductor layer 2 is an n-type substrate (in the case of MOSFET operation), a current flows during irradiation of the light hν, and the device is turned off when the irradiation of the light hν is stopped. become.

【0106】一方、n型半導体層2の下部がp型基板の
場合(IGBT動作の場合)、一旦装置がオン状態にな
ったら、光hνの照射を止めても装置はオン状態を保
つ。
On the other hand, when the lower part of the n-type semiconductor layer 2 is a p-type substrate (in the case of IGBT operation), once the device is turned on, the device remains on even if the irradiation of the light hν is stopped.

【0107】図23、図24及び図25図示の半導体装
置においては、電子の注入が良好となることから、ソー
ス電極4はn型ポリシリコンからなることが望ましい。
In the semiconductor devices shown in FIGS. 23, 24 and 25, it is desirable that the source electrode 4 is made of n-type polysilicon, since the injection of electrons is good.

【0108】図26は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 26 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0109】図26図示の半導体装置が図25図示の半
導体装置と異なる点は、ソース電極4がn型半導体層2
にショットキー接合することにある。
The semiconductor device shown in FIG. 26 is different from the semiconductor device shown in FIG.
It is in Schottky joining.

【0110】図26図示の半導体装置において、装置を
オン状態にするにはn型半導体層2に所定エネルギー以
上の光hνを照射する。この結果、n型半導体層2内に
電子・正孔対が発生し、正孔がソース電極4とn型半導
体層2との界面にトラップされる。このため、ショット
キーバリアの高さが低くなり、ソース電極4から電子が
n型半導体層2に注入され、装置はオン状態になる。
In the semiconductor device shown in FIG. 26, in order to turn on the device, the n-type semiconductor layer 2 is irradiated with light hν having a predetermined energy or more. As a result, electron-hole pairs are generated in the n-type semiconductor layer 2, and holes are trapped at the interface between the source electrode 4 and the n-type semiconductor layer 2. Therefore, the height of the Schottky barrier is reduced, electrons are injected from the source electrode 4 into the n-type semiconductor layer 2, and the device is turned on.

【0111】ここで、n型半導体層2の下部がn型基板
の場合(MOSFET動作の場合)、光hνを照射して
いる間は電流が流れ、光hνの照射を停止すると装置は
オフ状態になる。
Here, when the lower portion of the n-type semiconductor layer 2 is an n-type substrate (in the case of MOSFET operation), a current flows during irradiation of light hν, and the device is turned off when irradiation of light hν is stopped. become.

【0112】図27は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 27 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0113】図27図示の半導体装置は本発明を横型の
装置に適用した例である。図中、11はシリコンからな
る半導体基板を示し、基板11上にはシリコンからなる
n型半導体層2が配設される。
The semiconductor device shown in FIG. 27 is an example in which the present invention is applied to a horizontal device. In the figure, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of silicon, on which an n-type semiconductor layer 2 made of silicon is provided.

【0114】n型半導体層2上にはシリコンからなる低
抵抗のn型半導体層12が形成されており、n型半導体
層12の表面にはドレイン電極3がオーミック接触す
る。n型半導体層12はエピタキシャル成長により形成
されたものなので、他の部分よりも高くなっている。
A low-resistance n-type semiconductor layer 12 made of silicon is formed on the n-type semiconductor layer 2, and the surface of the n-type semiconductor layer 12 is in ohmic contact with the drain electrode 3. Since the n-type semiconductor layer 12 is formed by epitaxial growth, it is higher than other portions.

【0115】なお、製造を容易にするために、ソース電
極4と同様にドレイン電極3もショットキー接合として
もよい。
Note that the drain electrode 3 may be a Schottky junction as well as the source electrode 4 to facilitate manufacture.

【0116】図28は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 28 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0117】図28図示の半導体装置が図27図示の半
導体装置と異なる点は、半導体基板11の代わりに、絶
縁基板13を用いたことにある。即ち、SOIに半導体
装置を形成したことにある。また、絶縁基板13の代わ
りにGaAs基板等の半絶縁性基板を用い、n型半導体
層2、12をGaAs基板等の半絶縁性基板へ不純物を
ドープすることによって形成してもよい。
The semiconductor device shown in FIG. 28 differs from the semiconductor device shown in FIG. 27 in that an insulating substrate 13 is used instead of the semiconductor substrate 11. That is, the semiconductor device is formed on the SOI. Alternatively, a semi-insulating substrate such as a GaAs substrate may be used instead of the insulating substrate 13, and the n-type semiconductor layers 2 and 12 may be formed by doping impurities into a semi-insulating substrate such as a GaAs substrate.

【0118】図29は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 29 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0119】図29図示の半導体装置が図28図示の半
導体装置と異なる点は、低抵抗のn型半導体層12が存
在せず、ドレイン電極3がn型半導体層2にショットキ
ー接合することにある。
The semiconductor device shown in FIG. 29 differs from the semiconductor device shown in FIG. 28 in that the low-resistance n-type semiconductor layer 12 does not exist and the drain electrode 3 forms a Schottky junction with the n-type semiconductor layer 2. is there.

【0120】図30は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 30 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0121】図30図示の半導体装置は、図22図示の
半導体装置の低抵抗のn型半導体基板1を低抵抗のp型
半導体基板11に置換した構成になっている。従って、
本半導体装置の動作はIGBTと類似したものとなる。
The semiconductor device shown in FIG. 30 has a configuration in which the low-resistance n-type semiconductor substrate 1 of the semiconductor device shown in FIG. 22 is replaced with a low-resistance p-type semiconductor substrate 11. Therefore,
The operation of the semiconductor device is similar to that of the IGBT.

【0122】このように構成された装置をオン状態にす
るには、ソースに対して直流の正のゲート電圧をゲート
電極5に印加する。
In order to turn on the device thus constructed, a DC positive gate voltage with respect to the source is applied to the gate electrode 5.

【0123】図31は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 31 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0124】図31図示の半導体装置は、図12乃至図
14、及び図15乃至図17図示の半導体装置の変形例
である。図31図示の半導体装置の特徴は、ソース電極
4が細く形成されることにある。阻止(blocking)状態
でゲート電極6に負バイアス電圧を印加すると、図32
図示のように、ソース電極4のごく近傍にまでホールの
反転層chが形成される。反転層chはあたかもSIT
のp型ベース層のように働き、図33に等電位線で示す
ようにソース電極4下でピンチオフする。この時のバン
ド図を図34に示す。このピンチオフによりソース電極
4からの電子の注入は完全に阻止される。
The semiconductor device shown in FIG. 31 is a modification of the semiconductor device shown in FIGS. 12 to 14 and FIGS. A feature of the semiconductor device shown in FIG. 31 is that the source electrode 4 is formed thin. When a negative bias voltage is applied to the gate electrode 6 in the blocking state, FIG.
As shown, a hole inversion layer ch is formed very close to the source electrode 4. Inversion layer ch is SIT
33, and pinches off under the source electrode 4 as shown by equipotential lines in FIG. FIG. 34 shows a band diagram at this time. The injection of electrons from the source electrode 4 is completely prevented by this pinch-off.

【0125】図31図示の半導体装置の効果は、ソース
電極4のショットキーバリア高が低くても、ゲートバイ
アスにより形成された反転層chにより、ソース電極4
下でピンチオフとなるため、実質上のバリア高さVeff
が高くなり(図34)、完全な阻止状態ができることで
ある。極端な場合、ソース電極4はショットキー接合さ
れていなくてもよい。
The effect of the semiconductor device shown in FIG. 31 is that even if the Schottky barrier height of the source electrode 4 is low, the source electrode 4 is formed by the inversion layer ch formed by the gate bias.
Pinch off underneath, so the effective barrier height Veff
Is increased (FIG. 34), and a complete blocking state is created. In an extreme case, the source electrode 4 may not be a Schottky junction.

【0126】図31図示の半導体装置をターンオンする
にはゲート電極に印加される電圧を高くするか、正にす
ることにより他の実施の形態と同様にソース電極から電
子を注入することにより行なうことができる。
The semiconductor device shown in FIG. 31 is turned on by increasing the voltage applied to the gate electrode or making it positive to inject electrons from the source electrode as in the other embodiments. Can be.

【0127】図35は図31乃至図34図示の半導体装
置を具体化した構造の平面図、図36(a)、(b)は
夫々図35はS1−S1線、S2−S2線に沿った断面
図である。図35図示の如く、ソース電極4は基本的に
ゲート電極5間の部分のみが細くなっている。
FIG. 35 is a plan view of a structure embodying the semiconductor device shown in FIGS. 31 to 34, and FIGS. 36 (a) and 36 (b) show FIG. 35 along lines S1-S1 and S2-S2, respectively. It is sectional drawing. As shown in FIG. 35, the source electrode 4 is basically narrow only in the portion between the gate electrodes 5.

【0128】図38は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 38 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0129】本半導体装置においては、n型半導体基板
1がSiCからなり、その上にSiCからなるn型半導
体層2がエピタキシャル成長形成される。n型基板1の
表面にはドレイン電極3がオーミック接触する。
In this semiconductor device, an n-type semiconductor substrate 1 is made of SiC, and an n-type semiconductor layer 2 made of SiC is formed thereon by epitaxial growth. The drain electrode 3 makes ohmic contact with the surface of the n-type substrate 1.

【0130】n型半導体層2の表面にはソース電極4が
ショットキー接合する。ソース電極4に隣接して、n型
半導体層2上には絶縁膜5(例えば熱酸化膜)を介して
ゲート電極6が配設される。ここで、MOS構造部分の
ゲート酸化膜5の厚さは1000オングストローム以下
が望ましい。ゲート電極6を覆うように層間絶縁膜17
が配設され、更にその上に、ソース電極の一部及び配線
層として機能するAl層18が配設される。
The source electrode 4 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 2 by Schottky junction. A gate electrode 6 is provided on the n-type semiconductor layer 2 via an insulating film 5 (for example, a thermal oxide film) adjacent to the source electrode 4. Here, the thickness of the gate oxide film 5 in the MOS structure portion is desirably 1000 Å or less. Interlayer insulating film 17 is formed so as to cover gate electrode 6.
Is further provided thereon, and an Al layer 18 functioning as a part of the source electrode and a wiring layer is further provided thereon.

【0131】図39(a)〜(d)を参照して図38図
示の半導体装置の上部の形成方法を説明する。
A method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 38 will be described with reference to FIGS.

【0132】先ず、ゲート絶縁膜21を熱酸化により形
成し、その上にp型あるいはn型にドーピングされたポ
リシリコンからなるゲート電極22をCVDにより選択
的にデポする。次に、ゲート部分以外の熱酸化膜を除去
する(図39(a))。次に、Ti或いはPtとSiの
混合膜23を共スパッタリング(co-sputtering )で形
成する(図39(b))。
First, a gate insulating film 21 is formed by thermal oxidation, and a gate electrode 22 made of p-type or n-type doped polysilicon is selectively deposited thereon by CVD. Next, the thermal oxide film other than the gate portion is removed (FIG. 39A). Next, a mixed film 23 of Ti or Pt and Si is formed by co-sputtering (FIG. 39B).

【0133】次に、熱処理、即ちシンタリング(sinter
ing )により、シリサイド層24を形成する。次に、混
合膜23を酸化し且つ除去する。次に、CVDでシリコ
ン酸化膜からなる絶縁膜25を形成する(図39
(c))。次に、ゲート電極22を覆う部分が残るよう
に絶縁膜25をパターニングし、配線用Al層26を形
成する(図39(d))。
Next, heat treatment, that is, sintering (sintering)
ing), a silicide layer 24 is formed. Next, the mixed film 23 is oxidized and removed. Next, an insulating film 25 made of a silicon oxide film is formed by CVD.
(C)). Next, the insulating film 25 is patterned so that a portion covering the gate electrode 22 remains, and an Al layer 26 for wiring is formed (FIG. 39D).

【0134】この方法によれば、自己整合的に装置が形
成されるうえ、ゲート絶縁膜5の下にまでショットキー
電極4(シリサイド層24)が形成されるため、ゲート
電圧によるショットキーバリア高の制御が効果的に行わ
れるようになり、ゲート電圧による主電流の制御性が向
上する。シリサイド境界部の段差の高さは0.2μm以
下が望ましく、更に50nm以下だと、絶縁膜の段差部
分による歩留まり低下を防げる。
According to this method, the device is formed in a self-aligned manner, and the Schottky electrode 4 (silicide layer 24) is formed under the gate insulating film 5, so that the Schottky barrier height due to the gate voltage is increased. Is effectively controlled, and the controllability of the main current by the gate voltage is improved. The height of the step at the silicide boundary is desirably 0.2 μm or less, and if it is 50 nm or less, it is possible to prevent a decrease in yield due to the step of the insulating film.

【0135】次に、図40(a)〜(e)を参照して図
38図示の半導体装置の上部の別の形成方法を説明す
る。
Next, another method of forming the upper part of the semiconductor device shown in FIG. 38 will be described with reference to FIGS.

【0136】先ず、SiC半導体層2の表面内に選択的
にシリサイド層31を形成する(図40(a))。次
に、シリサイド層31及び半導体層2の表面にポリシリ
コン膜32をデポする(図40(b))。次に、ポリシ
リコン膜32を熱酸化し、絶縁膜33を形成する(図4
0(c))。
First, a silicide layer 31 is selectively formed in the surface of the SiC semiconductor layer 2 (FIG. 40A). Next, a polysilicon film 32 is deposited on the surfaces of the silicide layer 31 and the semiconductor layer 2 (FIG. 40B). Next, the polysilicon film 32 is thermally oxidized to form an insulating film 33.
0 (c)).

【0137】この際半導体(SiC)層2まで酸化して
もよい。ポリシリコン膜32をデポする前に半導体層2
を先に酸化すると、シリサイド31層との間の段差がな
くなり、ポリシリコン膜32を酸化した際の段切れ等を
防止することができる。
At this time, the semiconductor (SiC) layer 2 may be oxidized. Before depositing the polysilicon film 32, the semiconductor layer 2
Is oxidized first, there is no step between the silicide layer 31 and it is possible to prevent disconnection or the like when the polysilicon film 32 is oxidized.

【0138】次に、絶縁膜33上に高ドープしたポリシ
リコンからなるゲート電極34を選択的に形成する(図
40(d))。次に、CVDによりシリコン酸化膜から
なる層間絶縁膜35を形成する。次に、シリサイド層3
1上の絶縁膜33、35を除去し、シリサイド層31に
コンタクトするように配線用のAl層36を形成する
(図40(e))。
Next, a gate electrode 34 made of highly doped polysilicon is selectively formed on the insulating film 33 (FIG. 40D). Next, an interlayer insulating film 35 made of a silicon oxide film is formed by CVD. Next, the silicide layer 3
Then, the insulating films 33 and 35 on 1 are removed, and an Al layer 36 for wiring is formed so as to be in contact with the silicide layer 31 (FIG. 40E).

【0139】この方法によれば、ソース電極4のショッ
トキー接合部分(シリサイド層31)とゲート電極6と
のオーバーラップ部分が大きくなり、ショットキーバリ
アの、ゲートによる制御性が向上する。
According to this method, the overlap between the Schottky junction (silicide layer 31) of the source electrode 4 and the gate electrode 6 is increased, and the controllability of the Schottky barrier by the gate is improved.

【0140】次に、図41(a)〜(e)を参照して図
38図示の半導体装置の上部の更に別の形成方法を説明
する。
Next, another method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 38 will be described with reference to FIGS.

【0141】先ず、SiC半導体層2の表面にショット
キー金属薄膜41を選択的に形成する(図41
(a))。次に、金属薄膜41及び半導体層2の表面に
ポリシリコン膜42をデポする(図41(b))。次
に、ポリシリコン膜42を熱酸化し、絶縁膜43を形成
する(図41(c))。
First, a Schottky metal thin film 41 is selectively formed on the surface of the SiC semiconductor layer 2 (FIG. 41).
(A)). Next, a polysilicon film 42 is deposited on the surfaces of the metal thin film 41 and the semiconductor layer 2 (FIG. 41B). Next, the polysilicon film 42 is thermally oxidized to form an insulating film 43 (FIG. 41C).

【0142】この際半導体(SiC)層2まで酸化して
もよい。ポリシリコン膜42をデポする前に半導体層2
を先に酸化すると、ショットキー金属薄膜41との間の
段差がなくなり、ポリシリコン膜42を酸化した際の段
切れ等を防止することができる。
At this time, the semiconductor (SiC) layer 2 may be oxidized. Before depositing the polysilicon film 42, the semiconductor layer 2
Is oxidized first, there is no step with the Schottky metal thin film 41, and it is possible to prevent disconnection or the like when the polysilicon film 42 is oxidized.

【0143】次に、絶縁膜43上に高ドープしたポリシ
リコンからなるゲート電極44を選択的に形成する(図
41(d))。次に、CVDによりシリコン酸化膜から
なる層間絶縁膜45を形成する。次に、ショットキー金
属薄膜41上の絶縁膜43、45を除去し、金属薄膜4
1にコンタクトするように配線用のAl層46を形成す
る(図41(e))。
Next, a gate electrode 44 made of highly doped polysilicon is selectively formed on the insulating film 43 (FIG. 41D). Next, an interlayer insulating film 45 made of a silicon oxide film is formed by CVD. Next, the insulating films 43 and 45 on the Schottky metal thin film 41 are removed, and the metal thin film 4 is removed.
An Al layer 46 for wiring is formed so as to be in contact with No. 1 (FIG. 41E).

【0144】この方法によれば、ソース電極4のショッ
トキー接合部分(ショットキー金属膜41)とゲート電
極6とのオーバーラップ部分が大きくなり、ショットキ
ーバリアの、ゲートによる制御性が向上する。
According to this method, the overlap between the Schottky junction (Schottky metal film 41) of the source electrode 4 and the gate electrode 6 is increased, and the controllability of the Schottky barrier by the gate is improved.

【0145】なお、金属薄膜41は0.2μm以下が望
ましく、更に50nm以下だと、絶縁膜の段差部分によ
る歩留まり低下を防げる。オン電圧を下げる目的では、
金属薄膜41の材料としてはTiを用い、Al電極でコ
ンタクトを取る方法が考えられる。一方、リーク電流と
遮断能力の面からは、Ni、Auを金属薄膜41の材料
として用いるのが望ましい。また、金属薄膜41の材料
としてTi、Ni、Auのいずれか1つとAlとの混合
膜でもよい。特に、Al:Tiが1:1以下ではショッ
トキーバリアの高さが十分あり、バリア高の低下も少な
いので、遮断能力の大きい装置が作れる。また、金属薄
膜41の厚さを20原子層以下にすることにより、電子
注入部分に直列に抵抗が入り、セル間での電流バラツキ
が緩和される。
The thickness of the metal thin film 41 is desirably 0.2 μm or less, and if it is 50 nm or less, it is possible to prevent a decrease in yield due to a step portion of the insulating film. In order to lower the on-voltage,
As a material of the metal thin film 41, a method of using Ti and making contact with an Al electrode is considered. On the other hand, it is desirable to use Ni and Au as the material of the metal thin film 41 from the viewpoint of the leak current and the cutoff ability. Further, as a material of the metal thin film 41, a mixed film of any one of Ti, Ni, and Au and Al may be used. In particular, when the ratio of Al: Ti is 1: 1 or less, the height of the Schottky barrier is sufficient and the reduction of the barrier height is small, so that a device having a large blocking ability can be manufactured. In addition, by setting the thickness of the metal thin film 41 to 20 atomic layers or less, a resistance is inserted in series in the electron injection portion, and current variation between cells is reduced.

【0146】図42は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 42 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0147】図42図示の半導体装置は、耐圧向上のた
めのp型層8(図11参照)をn型半導体層2の表面内
に形成した点で、図38図示の半導体装置と異なってい
る。p型層8のキャリア濃度は1×1017/cm3 以下
に設定される。
The semiconductor device shown in FIG. 42 differs from the semiconductor device shown in FIG. 38 in that a p-type layer 8 (see FIG. 11) for improving withstand voltage is formed in the surface of n-type semiconductor layer 2. . The carrier concentration of the p-type layer 8 is set to 1 × 10 17 / cm 3 or less.

【0148】図43(a)〜(e)を参照して図42図
示の半導体装置の上部の形成方法を説明する。この方法
は図39(a)〜(d)図示の方法を一部変更したもの
である。
Referring to FIGS. 43A to 43E, a method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 42 will be described. This method is a partial modification of the method shown in FIGS.

【0149】先ず、ゲート絶縁膜21を熱酸化により形
成し、その上にp型あるいはn型にドーピングされたポ
リシリコンからなるゲート電極22をCVDにより選択
的にデポする。次に、ゲート部分以外の熱酸化膜を除去
する(図43(a))。次に、ゲート電極22をマスク
として、半導体層2の表面にボロンをイオンインプラ
し、ボロンインプラ層27を形成する(図43
(b))。次に、Ti或いはPtとSiの混合膜23を
共スパッタリングで形成する(図43(c))。
First, a gate insulating film 21 is formed by thermal oxidation, and a gate electrode 22 made of p-type or n-type doped polysilicon is selectively deposited thereon by CVD. Next, the thermal oxide film other than the gate portion is removed (FIG. 43A). Next, using the gate electrode 22 as a mask, boron is ion-implanted on the surface of the semiconductor layer 2 to form a boron implant layer 27 (FIG. 43).
(B)). Next, a mixed film 23 of Ti or Pt and Si is formed by co-sputtering (FIG. 43C).

【0150】次に、熱処理、即ちシンタリングにより、
シリサイド層24を形成すると共に、ボロンインプラ層
27のボロンを拡散させてp型層8を形成する。次に、
混合膜23を酸化し且つ除去する。次に、CVDでシリ
コン酸化膜からなる絶縁膜25を形成する(図43
(d))。次に、ゲート部分以外の絶縁膜25を除去
し、配線用Al層26を形成する(図43(e))。
Next, heat treatment, that is, sintering,
The silicide layer 24 is formed, and the boron of the boron implantation layer 27 is diffused to form the p-type layer 8. next,
The mixed film 23 is oxidized and removed. Next, an insulating film 25 made of a silicon oxide film is formed by CVD.
(D)). Next, the insulating film 25 other than the gate portion is removed, and an Al layer 26 for wiring is formed (FIG. 43E).

【0151】この方法によれば、自己整合的に装置が形
成されるうえ、ゲート絶縁膜5の下にまでショットキー
電極4(シリサイド層24)が形成されるため、ゲート
電圧によるショットキーバリア高の制御が効果的に行わ
れるようになり、ゲート電圧による主電流の制御性が向
上する。また、p型層8を形成することにより、順方向
阻止状態でのリーク電流を低減することができる。
According to this method, the device is formed in a self-aligned manner, and the Schottky electrode 4 (silicide layer 24) is formed under the gate insulating film 5. Is effectively controlled, and the controllability of the main current by the gate voltage is improved. Further, by forming the p-type layer 8, the leakage current in the forward blocking state can be reduced.

【0152】次に、図44(a)〜(c)を参照して図
38図示の半導体装置の装置構造上部の更に別の形成方
法を説明する。図示の方法は図39(c)図示の工程に
続いて行うことができる。
Next, another method of forming the upper portion of the device structure of the semiconductor device shown in FIG. 38 will be described with reference to FIGS. The illustrated method can be performed subsequent to the step illustrated in FIG.

【0153】先ず、図39(c)図示の構造から、ゲー
ト電極22を覆う部分が残るように絶縁膜25をパター
ニングする。次に、次に、絶縁膜25で覆われたゲート
電極22をマスクとして且つシリサイド層24を通して
半導体層2の表面にボロンをイオンインプラし、ボロン
インプラ層28を形成する(図44(a))。次に、熱
処理によりボロンインプラ層28のボロンを拡散させて
p型層8を形成する(図44(b))。次に、配線用A
l層26を形成する(図44(c))。
First, the insulating film 25 is patterned so as to leave a portion covering the gate electrode 22 from the structure shown in FIG. Next, boron is ion-implanted on the surface of the semiconductor layer 2 through the silicide layer 24 using the gate electrode 22 covered with the insulating film 25 as a mask to form a boron implant layer 28 (FIG. 44A). . Next, the p-type layer 8 is formed by diffusing boron of the boron implantation layer 28 by heat treatment (FIG. 44B). Next, A for wiring
An l-layer 26 is formed (FIG. 44C).

【0154】この方法によれば、インプラされた不純
物、例えばボロンによるシリサイド層24の形成時にお
ける悪化を防ぐことができる。
According to this method, it is possible to prevent deterioration during the formation of the silicide layer 24 due to implanted impurities, for example, boron.

【0155】図45は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 45 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0156】図45図示の半導体装置においては、Si
Cからなるn型半導体層2のアノード側に低抵抗のp型
層11(図30参照)が配設される。従って、本半導体
装置の動作はIGBTと類似したものとなる。電極4に
対し正の電位をゲート電極6に掛けると、電極4のショ
ットキーバリアがゲート電極6の下で低くなり、電子が
n型半導体層2に注入される。注入された電子はアノー
ド側のp型層(エミッタ層)11まで到達し、p型層1
1とn型層2と間のバリアを下げ、p型層11からのホ
ールの注入を促進する。このようにして装置がバイポー
ラ動作する。
In the semiconductor device shown in FIG.
A low-resistance p-type layer 11 (see FIG. 30) is disposed on the anode side of n-type semiconductor layer 2 made of C. Therefore, the operation of the semiconductor device is similar to that of the IGBT. When a positive potential is applied to the gate electrode 6 with respect to the electrode 4, the Schottky barrier of the electrode 4 is lowered below the gate electrode 6, and electrons are injected into the n-type semiconductor layer 2. The injected electrons reach the p-type layer (emitter layer) 11 on the anode side, and the p-type layer 1
The barrier between 1 and n-type layer 2 is lowered, and the injection of holes from p-type layer 11 is promoted. In this way, the device performs a bipolar operation.

【0157】図46(a)〜(c)を参照して図45図
示の半導体装置のアノード側のp型層(エミッタ層)1
1の形成方法を説明する。
Referring to FIGS. 46A to 46C, the p-type layer (emitter layer) 1 on the anode side of the semiconductor device shown in FIG.
1 will be described.

【0158】先ず、n型半導体層2(例えばSiC基
板)の裏面内に、シリコンまたはゲルマニウム、或いは
これら両方をイオンインプラする(図46(a))と共
に、ボロンをインプラする(図46(b))。次に、裏
面のインプラ層上にAl電極3を配設する(図46
(c))。
First, silicon and / or germanium are ion-implanted in the back surface of the n-type semiconductor layer 2 (for example, a SiC substrate) (FIG. 46A) and boron is implanted (FIG. 46B). ). Next, the Al electrode 3 is disposed on the back side of the implant layer (FIG. 46).
(C)).

【0159】シリコン或いはゲルマニウムをインプラす
ることにより、ボロンが結晶中に入りやすくなる上に活
性化し、更に、電極3のオーミック接合を形成しやすく
なる。その結果、ボロンを入れたインプラ層がp型層
(エミッタ層)となり、バイポーラ動作する装置を実現
することができる。
By implanting silicon or germanium, boron is easily activated in the crystal and activated, and the ohmic junction of the electrode 3 is easily formed. As a result, the implanted layer containing boron becomes a p-type layer (emitter layer), so that a device that performs bipolar operation can be realized.

【0160】図47は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 47 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0161】SiCからなるn+ 型基板1(またはp型
基板11)上にSiCからなるn型半導体層2がエピタ
キシャル成長形成される。基板1の表面にはドレイン電
極3がオーミック接触する。半導体層2の表面には、選
択的にトレンチが形成され、絶縁膜5(例えば熱酸化
膜)を介して、ゲート電極6がトレンチ内に形成され
る。絶縁膜5の厚さは、熱酸化膜の場合100nm以下
が望ましい。トレンチ以外の半導体層2の上面はソース
電極4と接する。ソース電極4と接する界面はショット
キー接合することが望ましい。
An n-type semiconductor layer 2 made of SiC is epitaxially grown on an n + -type substrate 1 (or p-type substrate 11) made of SiC. The drain electrode 3 makes ohmic contact with the surface of the substrate 1. A trench is selectively formed on the surface of the semiconductor layer 2, and a gate electrode 6 is formed in the trench via an insulating film 5 (for example, a thermal oxide film). The thickness of the insulating film 5 is desirably 100 nm or less in the case of a thermal oxide film. The upper surface of the semiconductor layer 2 other than the trench is in contact with the source electrode 4. It is desirable that the interface in contact with the source electrode 4 be Schottky junction.

【0162】図48は本発明の更に別の実施の形態に係
る半導体装置の断面図である。
FIG. 48 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0163】図48図示の半導体装置が図47図示の半
導体装置と異なる点は、n型半導体層2の表面内にn+
層16が形成され、ソース電極4がn+ 層16とオーミ
ックコンタクトすることである。
The semiconductor device shown in FIG. 48 is different from the semiconductor device shown in FIG. 47 in that n +
The layer 16 is formed, and the source electrode 4 makes ohmic contact with the n + layer 16.

【0164】図49は図48図示の半導体装置におい
て、オフ抵抗/オン抵抗の比が4桁(104 )以上取れ
るようにすることを基準とした時の、トレンチ間のバル
ク幅W(図48)とSiC層2の不純物濃度との関係を
示すグラフである。グラフにおいて、限界線L1、L2
に対してハッチングを施した側が条件を満たす範囲であ
る。即ち、この範囲から外れた条件では、スイッチング
特性が悪く、リーク電流が大きくなることを意味する。
図50は、図49の条件に基づいて得られた、バルク幅
Wと装置の耐圧との関係を示すグラフである。
FIG. 49 shows the semiconductor device shown in FIG. 48 in which the bulk width W between trenches (see FIG. 48) is based on the assumption that the ratio of off-resistance / on-resistance is at least four digits (10 4 ). 4 is a graph showing the relationship between the density of the SiC layer and the impurity concentration of the SiC layer. In the graph, the limit lines L1, L2
Is the range that satisfies the condition. In other words, under conditions outside this range, the switching characteristics are poor and the leakage current is large.
FIG. 50 is a graph showing the relationship between the bulk width W and the breakdown voltage of the device, obtained based on the conditions of FIG.

【0165】図49及び図50図示のグラフは、トレン
チがストライプ形状の場合を示す。バルク部分を取り囲
むようにトレンチが形成される場合は、バルク部分への
ゲート電位の効果が倍になるので、幅Wが両グラフに示
す値の倍でも同様の効果が得られる。
The graphs shown in FIGS. 49 and 50 show the case where the trench has a stripe shape. When the trench is formed so as to surround the bulk portion, the effect of the gate potential on the bulk portion is doubled, so that the same effect can be obtained even when the width W is twice the value shown in both graphs.

【0166】図47図示の如く、ソース電極4がn型半
導体層2にショットキー接合する場合、幅Wは広くても
スイッチングが可能である。しかし、リーク電流の低減
効果から、幅Wは両グラフに示す値の3乃至4倍程度を
越えないようにすることが望ましい。ショットキー接合
の不完全性からバリア高が低い場合や、ドレイン電圧に
よるバリア低下が大きい場合(ideal facto
rが1よりかなり大きい場合)、両グラフに示す値にす
ることが望ましい。
As shown in FIG. 47, when the source electrode 4 is in Schottky junction with the n-type semiconductor layer 2, switching is possible even if the width W is large. However, in view of the effect of reducing the leak current, it is desirable that the width W does not exceed about 3 to 4 times the value shown in both graphs. When the barrier height is low due to the incompleteness of the Schottky junction, or when the barrier lowering due to the drain voltage is large (ideal facto).
If r is much larger than 1, it is desirable to make the values shown in both graphs.

【0167】次に、図51(a)〜(f)を参照してゲ
ート電極6がトレンチ内に配置された半導体装置の上側
部分の形成方法を説明する。
Next, with reference to FIGS. 51A to 51F, a method of forming an upper portion of the semiconductor device in which the gate electrode 6 is arranged in the trench will be described.

【0168】先ず、SiCからなるn型半導体層2上に
TiとSiとの混合膜51を共スパッタリングで形成す
る(図51(a))。次に、その上にトレンチRIEの
マスクとなる酸化膜52をCVDにより選択的に形成す
る(図51(b))。次に、RIEによりSiCからな
るn型半導体層2にトレンチ53を形成し、酸化膜52
を除去する(図51(c))。
First, a mixed film 51 of Ti and Si is formed on the n-type semiconductor layer 2 made of SiC by co-sputtering (FIG. 51A). Next, an oxide film 52 serving as a mask for the trench RIE is selectively formed thereon by CVD (FIG. 51B). Next, a trench 53 is formed in the n-type semiconductor layer 2 made of SiC by RIE, and an oxide film 52 is formed.
Is removed (FIG. 51 (c)).

【0169】次に、熱処理(シンタリング)によりTi
とSiとの混合膜51をシリサイド化してシリサイド層
54を形成すると共に、トレンチ53の側壁を酸化して
ゲート絶縁膜55を形成する(図51(d))。次に、
トレンチ53内に不純物ドープしたポリシリコンを埋め
込みゲート電極56とする(図51(e))。
Next, by heat treatment (sintering), Ti
The mixed film 51 of Si and Si is silicided to form a silicide layer 54, and the side wall of the trench 53 is oxidized to form a gate insulating film 55 (FIG. 51D). next,
Polysilicon doped with impurities in the trench 53 is used as a buried gate electrode 56 (FIG. 51E).

【0170】次に、CVDによりシリコン酸化膜からな
る層間絶縁膜57を形成する。次に、シリサイド層54
上の絶縁膜55、57を除去し、シリサイド層54にコ
ンタクトするように配線用のAl層58を形成する(図
51(f))。
Next, an interlayer insulating film 57 made of a silicon oxide film is formed by CVD. Next, the silicide layer 54
The upper insulating films 55 and 57 are removed, and an Al layer 58 for wiring is formed so as to contact the silicide layer 54 (FIG. 51F).

【0171】図51(a)〜(f)図示の方法は以下の
態様に変更することができる。
The method shown in FIGS. 51A to 51F can be changed to the following mode.

【0172】先ず、半導体層2上にTiとSiとの混合
膜51を共スパッタリングで形成する(図51
(a))。次に、熱処理(シンタリング)によりTiと
Siとの混合膜51をシリサイド化してシリサイド層5
4を形成する。その上にトレンチRIEのマスクとなる
酸化膜52をCVDにより選択的に形成する(図51
(b))。次に、RIEにより半導体層2にトレンチ5
3を形成し、酸化膜52を除去する(図51(c))。
First, a mixed film 51 of Ti and Si is formed on the semiconductor layer 2 by co-sputtering (FIG. 51).
(A)). Next, the mixed film 51 of Ti and Si is silicided by heat treatment (sintering) to form a silicide layer 5.
4 is formed. An oxide film 52 serving as a mask for the trench RIE is selectively formed thereon by CVD (FIG. 51).
(B)). Next, a trench 5 is formed in the semiconductor layer 2 by RIE.
3 is formed, and the oxide film 52 is removed (FIG. 51C).

【0173】次に、トレンチ53及びシリサイド層54
の表面にポリシリコン膜を形成すると共に、これを酸化
しゲート酸化膜55とする。この場合、酸化が半導体層
2の表面内まで進むようにする。即ち、ゲート酸化膜5
5がポリシリコンの酸化膜とSiCの酸化膜とで形成さ
れるようにする。
Next, the trench 53 and the silicide layer 54
A polysilicon film is formed on the surface of the substrate and is oxidized to form a gate oxide film 55. In this case, the oxidation proceeds to the inside of the surface of the semiconductor layer 2. That is, the gate oxide film 5
5 is formed of an oxide film of polysilicon and an oxide film of SiC.

【0174】ポリシリコン膜を酸化しゲート酸化膜55
とする際、SiC層2表面まで酸化が進むようにする方
法、即ち、ゲート酸化膜55がポリシリコンの酸化膜と
SiCの酸化膜とで形成されるようにする方法は、トレ
ンチ型の装置だけではなく、前述のプレーナ型の装置に
も適用できる。また、ショットキー電極4(シリサイド
層54)の形成後にトレンチ53を形成する方法は、シ
ョットキー電極4として金属薄膜を用いる場合にもその
まま適用できる。
The polysilicon film is oxidized to form a gate oxide film 55.
In this case, the method of making the oxidation proceed to the surface of the SiC layer 2, that is, the method of forming the gate oxide film 55 by the polysilicon oxide film and the SiC oxide film is only a trench type device. Instead, the present invention can be applied to the above-mentioned planar type device. Further, the method of forming the trench 53 after the formation of the Schottky electrode 4 (silicide layer 54) can be applied as it is even when a metal thin film is used as the Schottky electrode 4.

【0175】次に、図52(a)〜(e)を参照してト
レンチの下にp型層8が配置された半導体装置の上側部
分の形成方法を説明する。この方法は図51(a)〜
(f)図示の方法を一部変更したものである。
Next, a method of forming the upper portion of the semiconductor device in which the p-type layer 8 is arranged below the trench will be described with reference to FIGS. This method is shown in FIGS.
(F) The method shown is partially modified.

【0176】トレンチ53を形成した後、トレンチ53
を通して、トレンチ53の下のSiC層2にボロンをイ
オンインプラし、インプラ層61を形成する(図52
(c))。インプラ層61内のボロンは、その後に実施
される熱処理により拡散し、これによりトレンチ53の
下にp型層8が形成される。その他の工程は、図51
(a)〜(f)図示の方法と同じである。
After forming the trench 53, the trench 53
Implant boron into the SiC layer 2 under the trench 53 to form an implant layer 61 (FIG. 52).
(C)). Boron in the implant layer 61 is diffused by a heat treatment performed thereafter, whereby the p-type layer 8 is formed below the trench 53. Other steps are shown in FIG.
(A) to (f) are the same as the illustrated methods.

【0177】以上述べた本発明の実施の形態に係る半導
体装置は特に電力用や高周波用として有効であるが、メ
モリセルのスイッチング装置としても有効である。
The semiconductor device according to the embodiment of the present invention described above is particularly effective for power and high frequency, but is also effective as a memory cell switching device.

【0178】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば、n型基板の代えp基板を用
いると、半導体装置はIGBT動作を行うようになる。
また、各実施の形態に係る縦型装置の特徴は、横型装置
においても応用することができる。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, when a p-substrate is used instead of an n-type substrate, the semiconductor device performs an IGBT operation.
The features of the vertical device according to each embodiment can also be applied to a horizontal device. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0179】[0179]

【発明の効果】本発明によれば、制御電極(ゲート電
極)に電圧を印加して、ショットキーバリアの高さを低
くすることにより、装置内に主電流が流れるようになる
ので、チャネルは存在せず、チャネル抵抗によるオン電
圧の上昇を防止できる。更に、基本的に拡散層は不要な
ので装置の製造時間が長くなるという問題も生じない。
According to the present invention, by applying a voltage to the control electrode (gate electrode) to lower the height of the Schottky barrier, a main current flows in the device, so that the channel becomes Since it does not exist, it is possible to prevent an increase in on-voltage due to channel resistance. Furthermore, since the diffusion layer is basically unnecessary, there is no problem that the manufacturing time of the device is long.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II線に沿った断面における半導体装
置の電位分布を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a potential distribution of the semiconductor device in a cross section taken along line II-II of FIG.

【図3】本発明の別の実施の形態に係る半導体装置の断
面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置
の断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置
の断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置
の断面図。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置
の断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置
の断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置
の断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の平面図。
FIG. 12 is a plan view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図13】図12のXIII−XIII線に沿った断面図。FIG. 13 is a sectional view taken along the line XIII-XIII in FIG. 12;

【図14】図12のXIV −XIV 線に沿った断面図。14 is a sectional view taken along the line XIV-XIV in FIG.

【図15】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の平面図。
FIG. 15 is a plan view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図16】図15のXVI −XVI 線に沿った断面図。FIG. 16 is a sectional view taken along the line XVI-XVI in FIG. 15;

【図17】図15のXVII−XVII線に沿った断面図。FIG. 17 is a sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG. 15;

【図18】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 18 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 19 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図20】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 20 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図21】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 21 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図22】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 22 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図23】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 23 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図24】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 24 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図25】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 25 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図26】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 26 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図27】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 27 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図28】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 28 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図29】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 29 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図30】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 30 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図31】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 31 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図32】図31図示の半導体装置の阻止状態におい
て、ゲート電極に負バイアス電圧を印加した場合に形成
される反転層を示す図。
FIG. 32 is a diagram showing an inversion layer formed when a negative bias voltage is applied to the gate electrode in the blocking state of the semiconductor device shown in FIG. 31;

【図33】図32図示の半導体装置の電界分布を示す
図。
FIG. 33 is a view showing an electric field distribution of the semiconductor device shown in FIG. 32;

【図34】図32図示の半導体装置のバンド図。FIG. 34 is a band diagram of the semiconductor device shown in FIG. 32;

【図35】図31図示の半導体装置を具体化した構造の
平面図。
FIG. 35 is a plan view of a structure embodying the semiconductor device shown in FIG. 31;

【図36】図35のS1−S1及びS2−S2線に沿っ
た断面図。
FIG. 36 is a sectional view taken along lines S1-S1 and S2-S2 of FIG. 35;

【図37】従来のパワーMOSFETの断面図。FIG. 37 is a cross-sectional view of a conventional power MOSFET.

【図38】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 38 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図39】図38図示の半導体装置の上部の形成方法を
順に示す断面図。
39 is a sectional view sequentially illustrating a method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 38;

【図40】図38図示の半導体装置の上部の別の形成方
法を順に示す断面図。
40 is a cross-sectional view showing another method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 38 in order;

【図41】図38図示の半導体装置の上部の更に別の形
成方法を順に示す断面図。
FIG. 41 is a sectional view showing still another method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 38 in order;

【図42】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 42 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図43】図42図示の半導体装置の上部の形成方法を
順に示す断面図。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing a method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 42 in order;

【図44】図42図示の半導体装置の上部の別の形成方
法を順に示す断面図。
44 is a cross-sectional view showing another method of forming the upper portion of the semiconductor device shown in FIG. 42 in order;

【図45】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 45 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図46】図45図示の半導体装置の下部の形成方法を
順に示す断面図。
46 is a sectional view sequentially illustrating a method of forming the lower portion of the semiconductor device shown in FIG. 45;

【図47】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 47 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図48】本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装
置の断面図。
FIG. 48 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention;

【図49】図48図示の半導体装置におけるトレンチ間
のバルク幅とその不純物濃度との関係を示すグラフ。
FIG. 49 is a graph showing a relationship between a bulk width between trenches and its impurity concentration in the semiconductor device shown in FIG. 48;

【図50】図48図示の半導体装置におけるトレンチ間
のバルク幅と素子の耐圧との関係を示すグラフ。
50 is a graph showing the relationship between the bulk width between trenches and the breakdown voltage of the element in the semiconductor device shown in FIG. 48.

【図51】ゲート電極がトレンチ内に配置された半導体
装置の上部の形成方法を順に示す断面図。
FIGS. 51A and 51B are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming an upper portion of a semiconductor device in which a gate electrode is arranged in a trench.

【図52】トレンチの下にp型層が配置された半導体装
置の上部の形成方法を順に示す断面図。
FIGS. 52A to 52C are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming an upper portion of a semiconductor device in which a p-type layer is arranged below a trench.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…低抵抗n型半導体層(基板) 2…n型半導体層 3…ドレイン電極(第2主電極) 4…ソース電極(第1主電極) 5…ゲート絶縁膜 6…ゲート電極(制御電極) 11…低抵抗p型半導体層(基板) 12…低抵抗n型半導体層 13…絶縁基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Low resistance n-type semiconductor layer (substrate) 2 ... N-type semiconductor layer 3 ... Drain electrode (2nd main electrode) 4 ... Source electrode (1st main electrode) 5 ... Gate insulating film 6 ... Gate electrode (control electrode) 11 low-resistance p-type semiconductor layer (substrate) 12 low-resistance n-type semiconductor layer 13 insulating substrate

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−30112(JP,A) 特開 平2−7571(JP,A) 特開 昭62−274775(JP,A) 特開 平4−179268(JP,A) 特開 平4−29368(JP,A) 実開 昭59−119045(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/334 - 21/336 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-30112 (JP, A) JP-A-2-7571 (JP, A) JP-A-62-274775 (JP, A) JP-A-4-179268 (JP) , A) JP-A-4-29368 (JP, A) JP-A-59-119045 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/334- 21/336

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】平坦な共通表面を有する第1導電型の第1
半導体層と、 前記共通表面上に配設され、前記第1半導体層にショッ
トキー接合する第1主電極と、 前記第1半導体層に接続された第2主電極と、 前記共通表面上に配設された絶縁膜を介して前記第1半
導体層と対向し且つ前記ショットキー接合に隣接するよ
うに配設され、前記第1主電極のエッジに対応する前記
ショットキー接合の部分においてショットキーバリアの
高さを制御するための制御電極と、 を具備し、前記第1及び第2主電極間に電圧が印加され
た状態で、前記制御電極へのターンオン電圧により前記
エッジにおいて前記ショットキーバリアの高さが下げら
れた時、前記装置がターンオンし、前記第1半導体層を
通して前記第1及び第2主電極間に電流が流れること
と、 前記第1主電極と前記第1半導体層との間で前記ショッ
トキー接合を形成する第1界面と、前記絶縁膜と前記第
1半導体層との間の第2界面とは、前記共通表面上で実
質的に同じ平面上に配置されていることと、前記第1主電極は、前記制御電極と前記第1半導体層と
の間に挟まれた延長部分を具備し、前記ショットキー接
合は前記延長部分により形成されることと、 を特徴とする半導体装置。
1. A first conductive type first having a flat common surface.
A semiconductor layer; a first main electrode provided on the common surface and Schottky-joined to the first semiconductor layer; a second main electrode connected to the first semiconductor layer; A Schottky barrier at a portion of the Schottky junction corresponding to an edge of the first main electrode, which is disposed so as to face the first semiconductor layer via the provided insulating film and to be adjacent to the Schottky junction And a control electrode for controlling the height of the Schottky barrier at the edge by a turn-on voltage to the control electrode in a state where a voltage is applied between the first and second main electrodes. When the height is lowered, the device is turned on, and a current flows between the first and second main electrodes through the first semiconductor layer; and between the first main electrode and the first semiconductor layer. With A first interface forming a Ttoki junction, wherein a second interface between the insulating film and the first semiconductor layer, and that are arranged on substantially the same plane on said common surface, said first One main electrode includes the control electrode, the first semiconductor layer,
An extension portion sandwiched between the
The semiconductor device is formed by the extension .
【請求項2】前記第1半導体層上に配設された第1導電
型で低抵抗の第2半導体層を更に具備し、前記第2主電
極は前記第2半導体層にオーミック接触することを特徴
とする請求項に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second semiconductor layer of a first conductivity type and a low resistance disposed on said first semiconductor layer, wherein said second main electrode is in ohmic contact with said second semiconductor layer. The semiconductor device according to claim 1 , wherein:
【請求項3】前記第1半導体層上に配設された第2導電
型で低抵抗の第2半導体層を更に具備し、前記第2主電
極は前記第2半導体層にオーミック接触することを特徴
とする請求項に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second semiconductor layer of a second conductivity type and a low resistance disposed on said first semiconductor layer, wherein said second main electrode makes ohmic contact with said second semiconductor layer. The semiconductor device according to claim 1 , wherein:
【請求項4】前記ショットキーバリアの高さが下げられ
た時、前記エッジから前記第1半導体層に電子が注入さ
れることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の半導体装置。
4. When the height of the Schottky barrier is lowered, the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that electrons in the first semiconductor layer from the edge is injected .
【請求項5】前記延長部分は、0.2μm以下の厚さを
有する薄い金属膜からなることを特徴とする請求項
記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1 , wherein said extension portion is made of a thin metal film having a thickness of 0.2 μm or less.
【請求項6】前記延長部分はその先端部に向かって細く
なっていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
記載の半導体装置。
6. An apparatus according to claim 1, wherein said extension portion is tapered toward its tip .
The semiconductor device according to.
【請求項7】前記延長部分は前記制御電極よりも狭い幅
を有し、ターンオフ電圧により前記ショットキーバリア
の高さが上げられた時、前記延長部分の下の電流通路
が、前記制御電極への前記ターンオフ電圧の印加により
前記第1半導体層内に誘起された第2導電型の反転層に
よりピンチオフされることを特徴とする請求項1乃至6
のいずれかに記載の半導体装置。
7. The extended portion has a width smaller than that of the control electrode, and when a height of the Schottky barrier is increased by a turn-off voltage, a current path below the extended portion is connected to the control electrode. claims 1 to 6 by the application of the turn-off voltage, characterized in that it is pinched off by the inversion layer of the second conductivity type induced in the first semiconductor layer
The semiconductor device according to any one of the above.
【請求項8】前記第1導電型はn型であることを特徴と
する請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said first conductivity type is n-type.
【請求項9】前記第1半導体層は、SiC、CdS、及
びダイヤモンドからなる群から選択された材料からなる
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の半
導体装置。
Wherein said first semiconductor layer, SiC, CdS, and a semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it consists of a material selected from the group consisting of diamond.
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