JP6265928B2 - 電力用半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の各実施の形態の説明に先立ち、まずその比較例について、以下に説明する。
図5を参照して、本実施の形態のMOSFET901(電力用半導体装置)は、MOSFET900(図1)における半導体層200に代わり、半導体層201を有する。それ以外の構成については、上述した比較例の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。以下、上記比較例の説明と一部重複する部分もあるが、特に半導体層201の構成について詳しく説明する。
図12を参照して、本実施の形態のMOSFET902(電力用半導体装置)の半導体層202においては、第2の半導体材料から作られた単一の中間ドレイン領域103(図1)の代わりに、複数の中間ドレイン領域104および105(第2のドレイン領域)が用いられる。中間ドレイン領域104は前述した第1および第3の半導体材料とは異なる第4の半導体材料から作られ、中間ドレイン領域105は、上記第1、第3および第4の半導体材料とは異なる第5の半導体材料から作られている。中間ドレイン領域104は下部ドレイン領域101上に設けられている。中間ドレイン領域105は中間ドレイン領域104上に設けられている。上部ドレイン領域102は中間ドレイン領域105上に設けられている。
図16を参照して、本実施の形態のMOSFET903(電力用半導体装置)の半導体層203においては、ウェル領域4上にn型の中間ドレイン領域103および上部ドレイン領域102が順に位置している。これによりMOSFET903のチャネル領域CRaはn型の中間ドレイン領域103および上部ドレイン領域102によって構成されている。つまりMOSFET903のチャネル領域CRaはn型を有する。なおウェル領域4は本実施の形態においては、実施の形態1および2と異なり、第1の半導体材料のみから形成される。
図19を参照して、本実施の形態のMOSFET904(電力用半導体装置)の半導体層204においては、ウェル領域4上にn型の上部ドレイン領域102が位置している。これによりMOSFET904のチャネル領域CRbは、n型の上部ドレイン領域102によって構成されている。つまりMOSFET904のチャネル領域CRbはn型を有する。なおウェル領域4は本実施の形態においては、実施の形態1〜3と異なり、第1および第2の半導体材料から形成される。
図20を参照して、本実施の形態のMOSFET905(電力用半導体装置)の半導体層205においては、第3の半導体材料から作られた上部ドレイン領域102は、第3の半導体材料と異なる材料である第2の半導体材料から作られた溝TR内に位置する部分を有する。また第2の半導体材料から作られた中間ドレイン領域103は、第2の半導体材料と異なる材料である第1の半導体材料から作られた溝TS内に位置する部分を有する。
Claims (9)
- 電力用半導体装置であって、
第1の面と前記第1の面と反対の第2の面とが設けられ、第1の導電型を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1の面上に設けられたドレイン電極と、
前記半導体基板の前記第2の面と接する第3の面と、前記第3の面と反対の第4の面とが設けられた半導体層とを備え、前記半導体層は、
前記第1の導電型を有する炭化珪素からなる第1の半導体材料から作られた第1のドレイン領域と、
前記第2の面に平行な幅方向において前記第1のドレイン領域を狭窄し、前記第1の導電型と異なる第2の導電型を有するウェル領域と、
前記第1のドレイン領域のうち前記ウェル領域によって狭窄された部分の上に設けられ、前記第1の導電型を有する第2の半導体材料から作られた第2のドレイン領域と、
前記第2のドレイン領域上に設けられ、前記第1の導電型を有する前記第1の半導体材料のものとは異なるポリタイプを有する炭化珪素からなる第3の半導体材料から作られた第3のドレイン領域とを含み、前記第1の導電型がn型である場合は、前記第1の半導体材料のバンドギャップにおける伝導帯端のエネルギーに比して前記第2の半導体材料のバンドギャップにおける伝導帯端のエネルギーはより低く、かつ前記第2の半導体材料のバンドギャップにおける伝導帯端のエネルギーに比して前記第3の半導体材料のバンドギャップにおける伝導帯端のエネルギーはより低く、前記第1の導電型がp型である場合は、前記第1の半導体材料のバンドギャップにおける価電子帯端のエネルギーに比して前記第2の半導体材料のバンドギャップにおける価電子帯端のエネルギーはより高く、かつ前記第2の半導体材料の価電子帯端のエネルギーに比して前記第3の半導体材料のバンドギャップにおける価電子帯端のエネルギーはより高く、前記半導体層はさらに
前記半導体層の前記第4の面のうち前記ウェル領域の上方の部分に位置し、前記第3の半導体材料から作られた部分を含むチャネル領域と
前記チャネル領域を介して前記第3のドレイン領域につながり、前記第1の導電型を有するソース領域とを含み、前記電力用半導体装置はさらに
前記ソース領域上に設けられたソース電極と、
前記チャネル領域を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域上に設けられたゲート電極とを備える、電力用半導体装置。 - 前記チャネル領域の表面は前記ウェル領域からなる、請求項1に記載の電力用半導体装置。
- 前記チャネル領域の表面は前記第1の導電型を有する、請求項1に記載の電力用半導体装置。
- 前記第3のドレイン領域は、前記第3の半導体材料と異なる材料から作られた溝内に位置する部分を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記第2のドレイン領域は、前記第2の半導体材料と異なる材料から作られた溝内に位置する部分を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記第1の半導体材料はポリタイプ4Hを有し、前記第3の半導体材料はポリタイプ3Cを有する、請求項1に記載の電力用半導体装置。
- 前記第2の半導体材料は、炭素、シリコン、ゲルマニウム、スズおよび鉛の少なくともいずれかが添加された炭化珪素である、請求項1から6のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記第1の半導体材料と前記第3の半導体材料とは異なるポリタイプを有し、前記第2のドレイン領域において、前記第1の半導体材料のポリタイプと前記第3の半導体材料のポリタイプとの間の遷移が生じている、請求項1から7のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記第2の半導体材料は、前記第1の半導体材料の組成と前記第3の半導体材料の組成との間の組成を有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
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