JP2013034031A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】N型の基板領域1上に形成されたN型のドレイン領域2とヘテロ接合するヘテロ半導体領域3をソース領域とし、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3とのヘテロ接合部に隣接してゲート絶縁膜4を介してゲート電極5が形成され、ゲート絶縁膜4とヘテロ半導体領域3とドレイン領域2とが互いに接する箇所をトランジスタの駆動点9とする電界効果トランジスタにおいて、ドレイン領域2の表面に、トランジスタの駆動点9に接して駆動点9の周辺を取り囲んでP型の半導体領域10を形成して構成される。
【選択図】図1
Description
ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3との接合部に隣接して、ドレイン領域2上にゲート絶縁膜4を介してゲート電極5が形成されている。ヘテロ半導体領域3はソース電極6に直接接続されている。基板領域1の裏面には、ドレイン電極7が電気的に低抵抗でオーミック接続されている。ゲート電極5は層間絶縁膜8によりソース電極6とは絶縁分離されている。
P−型の半導体領域10に比べて伝導体端のエネルギーが低くなる。このため、図2に示すように、P−型の半導体領域10を設けた場合であってもゲート電界により十分にポテンシャルバリアが低下しているため、N−−型の半導体領域ではさらにオン時のポテンシャルバリアは低下するのは明らかである。これにより、電流駆動力を損なうことはなくなる。
N−型のドレイン領域2に比べて不純物濃度が低いため、空乏層が伸びやすくなる。したがって、ドレイン領域2とヘテロ半導体領域3とのヘテロ接合界面でのポテンシャルバリアは厚くなるので、N−−型の半導体領域を設けない場合に比べてトンネル電流すなわちリーク電流を低減することができる。
P−型の半導体領域10を形成する。このときに、例えば基体の温度を例えば600℃程度に昇温した状態で不純物を注入することで結晶欠陥が生じることを抑制することができる。あるいは、ドレイン領域2上に、P−型のSiCからなる半導体領域10をエピタキシャル成長により形成してもよい。この場合には、イオン注入により結晶に欠陥が入るのを抑制することができる。なお、この工程ではドレイン領域2の全表面に半導体領域10を形成したが、トランジスタの駆動点9の下部を含む所定領域のみに形成しても構わない。続いて、P型の不純物を活性化するために例えばアルゴン雰囲気中で例えば1700℃程度の温度で、10分間程度の熱処理を行う。なお、電界緩和層13,14を形成する際に活性化熱処理を行う場合には、ここでの熱処理は省略することができる(図10−A(b))。
2…ドレイン領域
3…ヘテロ半導体領域
4…ゲート絶縁膜
5…ゲート電極
6…ソース電極
7…ドレイン電極
8…層間絶縁膜
9…駆動点
10,11,12…半導体領域
13,14…電界緩和層
15…多結晶シリコン層
16…レジストパターン
Claims (16)
- 第一導電型の半導体基体と、
前記半導体基体の表面にヘテロ接合するヘテロ半導体領域と、
前記半導体基体と前記ヘテロ半導体領域とのヘテロ接合部に隣接してゲート絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、
前記半導体基体に接続するドレイン電極と、
前記ヘテロ半導体領域に接続するソース電極とを備える半導体装置において、
前記半導体基体の表面に形成された第二導電型の半導体領域を有し、
前記第二導電型の半導体領域は、前記ヘテロ半導体領域及び前記ゲート絶縁膜の両方に接している
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記ヘテロ半導体領域の直下の前記半導体基体表面の一部に形成された第一の電界緩和領域を有し、
前記第一の電界緩和領域は、前記駆動点を除いて前記ヘテロ半導体領域の一部に接している
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第一の電界緩和領域は第二導電型である
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第一の電界緩和領域は高抵抗層である
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第二導電型の半導体領域と前記第一の電界緩和領域とは少なくとも一部が接している
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記ゲート絶縁膜と前記半導体基体の表面とが接する前記半導体基体表面の一部に形成され、前記ゲート絶縁膜に接している第二の電界緩和領域を有している
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第二の電界緩和領域は第二導電型である
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記第二の電界緩和領域は高抵抗層である
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記第二導電型の半導体領域と前記第二の電界緩和領域とは少なくとも一部が接している
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第二導電型の半導体領域は、前記ゲート電極からの電界により少なくとも表面が反転し、
かつ前記ゲート絶縁膜と前記半導体基体との接合面の一部を除く領域に、前記第二導電型の半導体領域が選択的に形成されている
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第二導電型の半導体領域は、前記ゲート電極からの電界により深さ方向に完全に反転する
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記半導体基体は、炭化珪素、窒化ガリウム、ダイヤモンドのいずれか1つからなる
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれ1項に記載の半導体装置。 - 前記ヘテロ半導体領域は、シリコン、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムヒ素のいずれか1つからなる
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 第一導電型の半導体基体の表面上に、第二導電型の半導体領域を選択的に形成する第1の工程と、
前記第二導電型の半導体領域を含む前記半導体基体の表面上に前記半導体基体とヘテロ接合を構成するヘテロ半導体領域を選択的に形成する第2の工程と、
前記前記半導体基体、前記第二導電型の半導体領域ならびに前記ヘテロ半導体領域に接してゲート絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第4の工程と、
前記ヘテロ半導体領域に接続されたソース電極を形成する第5の工程と、
前記半導体基体に接続されたドレイン電極を形成する第6の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第二導電型の半導体領域は、第二導電型の不純物イオンを前記半導体基体に注入して形成する
ことを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第二導電型の半導体領域は、エピタキシャル成長により形成する
ことを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
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