JP2022047399A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明及び図面において、n+、n-及びp+、pの表記は、各不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「+」が付されている表記は、「+」及び「-」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「-」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。これらの表記は、それぞれの領域にp形不純物とn形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のp形とn形を反転させて各実施形態を実施してもよい。
図3は、図1及び図2のIII-III断面図である。図4は、図1及び図2のIV-IV断面図である。図5は、図1及び図2のV-V断面図である。図6は、図1及び図2のVI-VI断面図である。図1は、図3~図5のI-I断面に対応する。図2は、図3~図5のII-II断面に対応する。
実施形態に係る半導体装置100は、MOSFETである。
ドレイン電極21に、ソース電極22に対して正の電圧が印加された状態で、ゲート電極11に閾値より高い電圧を印加する。p形ベース領域2aにチャネル(反転層)が形成される。電子は、チャネル及びn-形ドリフト領域1を通ってドレイン電極21へ流れる。これにより、半導体装置100がオン状態になる。その後、ゲート電極11に印加される電圧が閾値よりも低くなると、p形ベース領域2aにおけるチャネルが消滅し、半導体装置100がオフ状態になる。
n-形ドリフト領域1、p形ベース領域2a、n+形ソース領域3a、n+形ソース領域3b、p+形コンタクト領域4a、及びn+形ドレイン領域5は、半導体材料として、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム、又はガリウムヒ素を含む。半導体材料としてシリコンが用いられる場合、n形不純物として、ヒ素、リン、又はアンチモンを用いることができる。p形不純物として、ボロンを用いることができる。ゲート電極11及び導電部15は、ポリシリコンなどの導電材料を含む。ゲート絶縁層11a、絶縁層15a、及び絶縁層15bは、酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。ドレイン電極21及びソース電極22は、銅、アルミニウムなどの金属を含む。
図7~図13は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す断面図である。
n+形半導体層5a及びn-形半導体層1aを含む半導体基板Subを用意する。n-形半導体層1aは、n+形半導体層5aの上に設けられている。反応性イオンエッチング(RIE)により、図7(a)に表したように、n-形半導体層1aの上面に開口OP1を形成する。開口OP1は、X方向において複数形成される。各開口OP1は、Y方向に延伸している。
図1に表したように、半導体装置100では、ゲート電極11が、第1部分P1~第3部分P3を含む。第1部分P1及び第2部分P2は、X方向において、ゲート絶縁層11aを介してp形ベース領域2aと対向している。第3部分P3は、Y方向において、ゲート絶縁層11aを介してp形ベース領域2aと対向している。半導体装置100がオン状態のとき、p形ベース領域2aにおいて、第1部分P1~第3部分P3と対向する領域にチャネルが形成される。実施形態によれば、ゲート電極11が第1部分P1のみを含む場合に比べて、より多くの領域にチャネルを形成でき、半導体装置100のオン抵抗を低減できる。
図14及び図15は、実施形態の変形例に係る半導体装置を表す平面図である。
図16は、図14及び図15のXVI-XVI断面図である。図17は、図14及び図15のXVII-XVII断面図である。図18は、図14及び図15のXVIII-XVIII断面図である。図14は、図16~図18のXIV-XIV断面図に対応する。図15は、図16~図18のXV-XV断面図に対応する。
変形例に係る半導体装置110は、半導体装置100と比べて、p形ベース領域2b、p+形コンタクト領域4b、及びゲート電極12をさらに含む。
Claims (6)
- 第1電極と、
前記第1電極の上に設けられ、前記第1電極と電気的に接続された第1導電形の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の上に設けられた第2導電形の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の上に設けられた第1導電形の第3半導体領域と、
前記第1電極から前記第1半導体領域に向かう第1方向に垂直な第2方向と、前記第1方向及び前記第2方向に垂直な第3方向と、においてゲート絶縁層を介して前記第2半導体領域と対向するゲート電極であって、
第1部分、
前記第2方向において前記第1部分から離れた複数の第2部分、及び、
前記第1部分と前記複数の第2部分との間にそれぞれ設けられた複数の第3部分、
を含み、前記複数の第3部分のそれぞれの前記第3方向における長さは、前記複数の第2部分のそれぞれの前記第3方向における長さよりも短い、前記ゲート電極と、
前記第3方向において前記複数の第2部分と交互に設けられた複数のコンタクト部を含み、前記第2半導体領域、前記第3半導体領域、及び前記ゲート電極の上に設けられ、前記第2半導体領域及び前記第3半導体領域と電気的に接続された第2電極と、
を備えた半導体装置。 - 前記複数のコンタクト部の下部にそれぞれ接する第2導電形の複数の第4半導体領域をさらに備え、
前記複数の第4半導体領域のそれぞれにおける第2導電形の不純物濃度は、前記第2半導体領域における第2導電形の不純物濃度よりも高い請求項1記載の半導体装置。 - 前記第2半導体領域の一部は、前記第1半導体領域と前記複数の第2部分との間に設けられた請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記複数の第3部分のそれぞれの下において、前記第1半導体領域は前記ゲート絶縁層に接する請求項1~3のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第2半導体領域は、
前記第3方向において前記複数の第3部分と交互に設けられた複数の第1領域と、
前記第2方向において前記複数の第1領域から離れた第2領域と、
を含み、
前記複数のコンタクト部は、前記第2領域と前記複数の第1領域との間に設けられた請求項1~4のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1半導体領域中に第1絶縁層を介して設けられた導電部をさらに備え、
前記第1部分は、第2絶縁層を介して前記導電部の上に設けられた請求項1~5のいずれか1つに記載の半導体装置。
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