半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供一种不具有漂移层的适于高耐压的新的半导体装置。本发明专利技术的半导体装置的特征在于具有：第1导电型的第1半导体层，形成为p型及n型中的任一导电型；源极部，以与所述第1半导体层相接的方式配置，且形成为所述导电型与所述第1导电型不同的第2导电型的半导体部；源极电极，与所述源极部欧姆接触而配置；栅极电极，介隔栅极绝缘膜而配置在所述第1半导体层的任一个面上，且利用施加电场能够在所述第1半导体层中与所述栅极绝缘膜的接触面附近的区域形成反转层；所述第1导电型的第2半导体层，以与所述反转层相接的方式配置；以及漏极电极，与所述反转层分开并且与所述第2半导体层肖特基接触而配置。述第2半导体层肖特基接触而配置。述第2半导体层肖特基接触而配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Edition(2007).
[0016]非专利文献2：“面向下一代功率半导体
‑
节能社会的器件开发的最前线”，NTS，ISBN
‑
10:4860432622,(2009).
[0017]非专利文献3：荒井和雄，吉田贞史，“SiC元件的基础与应用”，(2003)，ohmsha,Ltd.

技术实现思路

[0018][专利技术要解决的问题][0019]本专利技术的课题在于解决现有技术中的所述诸多问题，提供一种不具有漂移层的适于高耐压的新的半导体装置。
[0020][解决问题的技术手段][0021]作为用来解决所述问题的手段，如下所述。即，
[0022]＜1＞一种半导体装置，其特征在于具有：第1导电型的第1半导体层，形成为p型及n型中的任一导电型；源极部，以与所述第1半导体层相接的方式配置，且形成为所述导电型与所述第1导电型不同的第2导电型的半导体部；源极电极，与所述源极部欧姆接触而配置；栅极电极，介隔栅极绝缘膜而配置在所述第1半导体层的任一个面上，且利用施加电场能够在所述第1半导体层中与所述栅极绝缘膜的接触面附近的区域形成反转层；所述第1导电型的第2半导体层，以与所述反转层相接的方式配置；以及漏极电极，与所述反转层分开并且与所述第2半导体层肖特基接触而配置。
[0023]＜2＞根据所述＜1＞所记载的半导体装置，其中作为反转层
‑
漏极电极间的最短距离的距离L
dg
满足下述式(1)的条件。
[0024][数1][0025][0026]其中，在所述式(1)中，ε表示第2半导体层的介电常数，φ
bi
表示在所述第2半导体层与肖特基接触性的所述漏极电极之间产生的内建电势，q表示电子电荷，N
d
表示所述第2半导体层中的杂质浓度。
[0027]＜3＞根据所述＜1＞至＜2＞中任一项所记载的半导体装置，其中源极部中的杂质浓度比第1半导体层中的杂质浓度高1位数以上。
[0028]＜4＞根据所述＜1＞至＜3＞中任一项所记载的半导体装置，其中源极部形成为从第1半导体层的一个面朝向与所述一个面为相反侧的面侧埋设的层及积层在所述一个面上的层中的任一个层，栅极电极介隔栅极绝缘膜而配置在所述第1半导体层的所述一个面上，第2半导体层在隔着所述栅极电极及反转层而与所述源极部对向的位置形成为从所述第1半导体层的所述一个面朝向与所述一个面为相反侧的面侧埋设的层及积层在所述一个面上的层中的任一个层，且漏极电极配置在所述第2半导体层上。
[0029]＜5＞根据所述＜1＞至＜3＞中任一项所记载的半导体装置，其中源极部形成为在一个面上配置源极电极的层，第1半导体层积层在所述层的与所述一个面为相反侧的面上并且以具有贯通孔的方式形成，所述贯通孔从该第1半导体层与所述层的积层面通到与
所述积层面为相反侧的面，在所述第1半导体层的所述相反侧的面上依次配置第2半导体层及漏极电极，且栅极电极以与所述第1半导体层及所述层的接触面由栅极绝缘膜被覆的状态配置在所述贯通孔内。
[0030]＜6＞根据所述＜1＞至＜5＞中任一项所记载的半导体装置，其中第1半导体层与第2半导体层以相同的半导体材料及杂质浓度形成为一个层。
[0031]＜7＞根据所述＜1＞至＜6＞中任一项所记载的半导体装置，其中第1半导体层、第2半导体层及源极部中的至少任一个由具有比硅大的带隙的宽能隙半导体形成材料形成。
[0032]＜8＞根据所述＜7＞所记载的半导体装置，其中宽能隙半导体形成材料为金刚石。
[0033]＜9＞根据所述＜8＞所记载的半导体装置，其中源极部由金刚石形成，且具有跳跃传导性。
[0034][专利技术的效果][0035]根据本专利技术，能够解决现有技术中的所述诸多问题，能够提供一种不具有所述漂移层的适于高耐压的新的半导体装置。
附图说明
[0036]图1是表示现有的用于功率器件的MOSFET元件的元件构造的代表性示例的剖视图。
[0037]图2(a)是表示平面型的MOSFET元件断开时的状态的剖视图。
[0038]图2(b)是表示平面型的MOSFET元件接通时的状态的剖视图。
[0039]图3(a)是表示处于热平衡状态的MOSFET元件中漏极电极
‑
源极电极间断开时的能带图的图。
[0040]图3(b)是表示处于热平衡状态的MOSFET元件中漏极电极
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源极电极间接通时的能带图的图。
[0041]图4是用来将现有的MOSFET的接通电阻与本专利技术的MOSFET的接通电阻进行比较说明的说明图。
[0042]图5是用来将具有漂移层的现状的MOSFET的接通电阻与耐压之间的双对数曲线图上直线状地表示的特性的斜率与本专利技术的MOSFET的所述特性的斜率进行比较说明的说明图。
[0043]图6是表示纵型的MOSFET元件的元件构造的剖视图。
[0044]图7是表示使用金刚石半导体形成的平面型的MOSFET元件的元件构造的剖视图。
[0045]图8是将从上表面拍摄实施例1的半导体装置所得的光学显微镜图像及所述光学显微镜图像的一部分放大表示的图。
[0046]图9是表示测定实施例1的半导体装置的器件特性所得的结果的图。
[0047]图10是表示与式(1)相关的距离L
dg
与第2半导体层中的杂质浓度的关系性的图。
[0048]图11是表示实施例2的半导体装置的漏极电流
‑
漏极电压特性的图。
[0049]图12(a)是表示实施例3的半导体装置的漏极电流
‑
漏极电压特性的图。
[0050]图12(b)是表示实施例4的半导体装置的漏极电流
‑
漏极电压特性的图。
具体实施方式
[0051](半导体装置)
[0052]本专利技术的半导体装置具有第1半导体层、源极部、源极电极、第2半导体层、漏极电极及栅极电极而构成。
[0053]在所述半导体装置中，不存在现有MOSFET元件100中的漏极区域103(参照图1)，而以不同的原理动作。另外，在所述半导体装置中，不具有现有MOSFET元件100中的漂移层104(参照图1)，因此，接通电阻不受漂移电阻的影响。
[0054]以下，首先对所述半导体装置的各部进行说明，接下来使用附图，对所述半导体装置的动作原理及实施方式的具体例示详细地进行说明。
[0055]＜第1半导体层＞
[0056]所述第1半导体层形成为作为p型及n型中的任一导电型的第1导电型的半导体层。作为所述第1半导体层，通过导入p型杂质物质及n型杂质物质中的任一种杂质物质，而形成为所述导电型。
[0057]作为所述p型杂质物质，并无特别限制，可以适用公知的杂质物质，代表性地例举硼。另外，作为所述n型杂质物质，也并无特别限制，可以适用公知的杂质物质，代表性地例举磷或氮。
[0058]作为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于具有：第1导电型的第1半导体层，形成为p型及n型中的任一导电型；源极部，以与所述第1半导体层相接的方式配置，且形成为所述导电型与所述第1导电型不同的第2导电型的半导体部；源极电极，与所述源极部欧姆接触而配置；栅极电极，介隔栅极绝缘膜而配置在所述第1半导体层的任一个面上，且利用施加电场能够在所述第1半导体层中与所述栅极绝缘膜的接触面附近的区域形成反转层；所述第1导电型的第2半导体层，以与所述反转层相接的方式配置；以及漏极电极，与所述反转层分开并且与所述第2半导体层肖特基接触而配置。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中作为反转层
‑
漏极电极间的最短距离的距离L
dg
满足下述式(1)的条件，[数1]其中，在所述式(1)中，ε表示第2半导体层的介电常数，φ
bi
表示在所述第2半导体层与肖特基接触性的所述漏极电极之间产生的内建电势，q表示电子电荷，N
d
表示所述第2半导体层中的杂质浓度。3.根据权利要求1至2中任一项所述的半导体装置，其中源极部中的杂质浓度比第1半导体层中的杂质浓度高1位数以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中源极部形成为从第1半导体层的一个面朝向与所述一个面为相反侧的面侧埋设...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤宙光，小仓政彦，牧野俊晴，山崎聡，松本翼，德田规夫，猪熊孝夫，
申请(专利权)人：国立大学法人金泽大学，
类型：发明
国别省市：