特許 7510295 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20240626BHJP

   H01L 29/06 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 29/872 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 29/47 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 29/417 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 654C

H01L29/78 653A

H01L29/78 652P

H01L29/06 301F

H01L29/06 301V

H01L29/78 652T

H01L29/86 301F

H01L29/86 301D

H01L29/06 301D

H01L29/78 652C

H01L29/78 652B

H01L29/48 F

H01L29/50 M

H01L29/44 Y

H01L21/28 301R

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020125240

(22)【出願日】2020-07-22

(65)【公開番号】P2021132195

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2022-11-14

(31)【優先権主張番号】P 2020025596

(32)【優先日】2020-02-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】井口 智明

(72)【発明者】

【氏名】雁木 比呂

(72)【発明者】

【氏名】小林 勇介

(72)【発明者】

【氏名】蔵口 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】高尾 和人

(72)【発明者】

【氏名】飯島 良介

(72)【発明者】

【氏名】清水 達雄

(72)【発明者】

【氏名】西脇 達也

【審査官】上田 智志

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－００７５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－００８３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１８８９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７１３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０４５９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２８、２９／０６、

２９／１２、２９／４１、

２９／４１７、２９／４７、

２９／７８、２９／８７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電部と、
第２導電部であって、前記第１導電部から前記第２導電部への方向は、第１方向に沿う、前記第２導電部と、
第１導電形の第１半導体領域であって、前記第１半導体領域は、第１部分領域、第２部分領域及び第３部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第２部分領域への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第３部分領域は前記第１方向において前記第１部分領域と前記第２導電部と、の間にあり、前記第３部分領域は前記第２導電部と対向する対向面を含み、前記第３部分領域と前記第２導電部はショットキー接触する、前記第１半導体領域と、
第３導電部であって、前記対向面から前記第３導電部への方向は、前記第２方向に沿う、前記第３導電部と、
第１絶縁領域を含む第１絶縁部であって、前記第１絶縁領域の少なくとも一部は、前記対向面と前記第３導電部と、の間にある、前記第１絶縁部と、
を備え、
前記第２導電部は、第１導電領域及び第２導電領域を含み、
前記第１導電領域は、前記第１方向において、前記第３部分領域と前記第２導電領域との間にあり、
前記第２導電領域は、第１金属元素を含み、
前記第３部分領域は、シリコンを含み、
前記第１導電領域は、前記第１金属元素を含むシリサイドを含み、
前記第２導電領域の少なくとも一部における前記第１導電形の不純物の濃度は、前記第１導電領域の少なくとも一部における前記不純物の濃度よりも高い、半導体装置。

【請求項2】

前記第１絶縁領域は、前記第２導電部と前記第３導電部とを電気的に絶縁し、前記第３部分領域と前記第３導電部とを電気的に絶縁する、請求項１記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第３部分領域の一部から前記第３導電部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２導電部の少なくとも一部から前記第３導電部への方向は、前記第２方向に沿う、請求項１または２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第３部分領域は、第１領域及び第２領域を含み、
前記第１領域は、前記第１方向において、前記第２領域と前記第２導電部との間にあり、
前記第１領域における前記第１導電形の不純物の濃度は、前記第２領域における前記第１導電形の不純物の濃度よりも高い、請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第１領域の前記第１方向に沿う厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項４記載の半導体装置。

【請求項6】

第４導電部をさらに備え、
前記第１半導体領域は、第４部分領域をさらに含み、
前記第２方向において、前記第２部分領域は、前記第１部分領域と前記第４部分領域との間にあり、
前記第４部分領域から前記第４導電部への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第３部分領域の少なくとも一部から前記第４導電部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１絶縁部は、第２絶縁領域を含み、
前記第２絶縁領域は、前記第２方向において前記第３部分領域の前記少なくとも一部と、前記第４導電部との間にある、請求項１～５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項7】

前記第４導電部は、前記第２導電部と電気的に接続された、請求項６記載の半導体装置。

【請求項8】

第５導電部をさらに備え、
前記第１方向において、前記第３部分領域と前記第５導電部の少なくとも一部との間に前記第２導電部があり、
前記第５導電部は、前記第２導電部及び前記第４導電部と電気的に接続された、請求項６または７に記載の半導体装置。

【請求項9】

第１部材をさらに備え、
前記第２部分領域から前記第１部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第３部分領域の少なくとも一部から前記第１部材への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１絶縁部は、第２絶縁領域を含み、
前記第２絶縁領域は、前記第２方向において前記第３部分領域の前記少なくとも一部と、前記第１部材との間にあり、
前記第１部材は、前記第２導電部と電気的に接続され、
前記第１部材は、第１材料、第２材料、第３材料、第４材料、第５材料及び第６材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１材料は、Ｓｉ、Ｎ及びＯを含み、
前記第２材料は、Ｓｉ－Ｎの結合、Ｎ－Ｏの結合、及び、Ｎ－Ｎの結合を含み、
前記第３材料は、Ｓｉ－Ｎの結合、Ｎ－Ｈの結合、及び、Ｎ－Ｎの結合を含み、
前記第４材料は、Ｓｉと、Ｃと、第１元素と、を含み、前記第１元素は、Ｂ及びＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第５材料は、Ｓｉと、Ｏと、第２元素と、を含み、前記第２元素は、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第６材料は、第３元素及び第４元素を含み、前記第３元素は、Ｉｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記第４元素は、Ｐ、Ａｓ、Ｂ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１～５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置において、特性の向上が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２２７５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、特性を向上できる半導体装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態によれば、半導体装置は、第１導電部と、第２導電部と、第１半導体領域と、第３導電部と、第１絶縁部と、を含む。前記第１導電部から前記第２導電部への方向は、第１方向に沿う。前記第１半導体領域は、第１導電形である。前記第１半導体領域は、第１部分領域、第２部分領域及び第３部分領域を含む。前記第１部分領域から前記第２部分領域への第２方向は、前記第１方向と交差する。前記第３部分領域は前記第１方向において前記第１部分領域と前記第２導電部と、の間にある。前記第３部分領域は前記第２導電部と対向する対向面を含む。前記第３部分領域と前記第２導電部はショットキー接触する。前記対向面から前記第３導電部への方向は、前記第２方向に沿う。前記第１絶縁部は、第１絶縁領域を含む。前記第１絶縁領域の少なくとも一部は、前記対向面と前記第３導電部と、の間にある。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式的断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【図12】図１２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、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、既出の図に関して前述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。

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１導電部５１、第２導電部５２、第３導電部５３、第１半導体領域１１及び第１絶縁部４１を含む。

【0009】

第１導電部５１から第２導電部５２への方向は、第１方向に沿う。第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

【0010】

第１半導体領域１１は、第１導電形である。第１導電形はｎ形及びｐ形の一方である。以下では、第１導電形をｎ形とする。

【0011】

第１半導体領域１１は、第１部分領域１１ａ、第２部分領域１１ｂ及び第３部分領域１１ｃを含む。第１部分領域１１ａから第２部分領域１１ｂへの第２方向は、第１方向と交差する。第２方向は、例えば、Ｙ軸方向である。

【0012】

第３部分領域１１ｃは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１部分領域１１ａと第２導電部５２と、の間にある。第３部分領域１１ｃは、第２導電部５２と対向する対向面Ｆ１を含む。第３部分領域１１ｃと第２導電部５２はショットキー接触する。

【0013】

対向面Ｆ１から第３導電部５３への方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿う。

【0014】

第１絶縁部４１は、第１絶縁領域４１ａを含む。第１絶縁領域４１ａの少なくとも一部は、対向面Ｆ１と第３導電部５３と、の間にある。例えば、第１絶縁部４１（例えば第１絶縁領域４１ａ）は、第２導電部５２と第３導電部５３とを電気的に絶縁する。例えば、第１絶縁部４１（例えば第１絶縁領域４１ａ）は、第３部分領域１１ｃと第３導電部５３とを電気的に絶縁する。

【0015】

例えば、第３部分領域１１ｃの一部から第３導電部５３への方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿っても良い。第２導電部５２の少なくとも一部から第３導電部５３への方向は、第２方向に沿っても良い。

【0016】

例えば、第３導電部５３の電位を制御することで、第１導電部５１と第２導電部５２との間に流れる電流が制御される。第１導電部５１は、例えばドレイン電極として機能する。第２導電部５２は、ソース電極の少なくとも一部として機能する。第３導電部５３は、例えばゲート電極として機能する。第１絶縁領域４１ａは、例えば、ゲート絶縁膜として機能する。半導体装置１１０は、例えば、縦型のトランジスタである。

【0017】

半導体装置１１０において、第３部分領域１１ｃと第２導電部５２との界面にショットキー障壁が形成される。第３導電部５３の電位により、ショットキー障壁の厚さ（Ｚ軸方向における距離）が制御できる。ショットキー障壁が厚いときには電流が実質的に流れない。これにより、オフ状態が得られる。第３導電部５３の電位を制御することで、ショットキー障壁が薄くなり、例えば、トンネル電流が流れる。トンネル電流が流れることで、オン状態が得られる。実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0018】

例えば、ｐｎｐ構造を有する縦型の参考例のトランジスタがある。この場合、ソース電極のコンタクト部に生じるボディダイオードは、ｐｎ接合を含む。このため、リカバリに長い時間を要する。

【0019】

これに対して、実施形態においては、第３部分領域１１ｃと第２導電部５２とを含む領域（ショットキー接触を含む領域）が、ボディダイオードとなる。実施形態においては、ボディダイオードがショットキーダイオードであるため、リカバリを高速化できる。

【0020】

ｐｎｐ構造を用いる参考例においては、第１ｎ領域、ｐ領域及び第２ｎ領域を含む領域と、ゲート電極と、が対向する。このため、ゲート長が長い。

【0021】

これに対して、実施形態においては、第３導電部５３は、第３部分領域１１ｃと第２導電部５２との界面（例えば対向面Ｆ１）に対向すれば良い。このため、ゲート長が短い。これにより、ゲート総電荷量（Ｑｇ）が小さい。ゲート容量が小さい。これにより、高速のスイッチングが得られる。損失が小さい。例えば、ゲート容量（Ｃｇ）、及び、ゲート・ドレイン間容量（Ｃｇｄ）が小さくなる。これにより、ゲート総電荷量（Ｑｇ）、及び、ゲート・ドレイン間電荷量（Ｑｇｄ）が低減する。これにより、ゲートドライバの損失を低減できる。例えば、スイッチングを高速化できる。例えば、ターンオン損失、及び、ターンオフ損失を抑制できる。

【0022】

第３導電部５３は、対向面Ｆ１に加えて、第３部分領域１１ｃの一部及び第２導電部５２の一部と対向しても良い。例えば、第３導電部５３の厚さ（第１方向すなわちＺ軸方向に沿う長さ）は薄くても良い。第３導電部５３の厚さは、例えば、１００ｎｍ以下でも良い。

【0023】

ｐｎｐ構造を用いる参考例においては、合わせずれを考慮するため、ソースコンタクト部分の幅（Ｙ軸方向の長さ）を縮小することが困難である。このため、複数のソースコンタクトのピッチを縮小することが困難である。

【0024】

これに対して、実施形態においては、トレンチコンタクトは不要である。第２導電部５２は第３部分領域１１ｃと接する構造が設けられるだけで良い。実施形態においては、複数のソースコンタクトのピッチを縮小することが容易になる。例えば、小型で低抵抗の半導体装置を提供できる。

【0025】

ｐｎｐ構造を用いる参考例においては、寄生バイポーラ構造がある。例えば、ドレイン側から注入されるホール電流が過度に大きくなると、アバランシェ破壊が生じ易い。

【0026】

これに対して、実施形態においては、寄生バイポーラ構造が無い。このため、例えば、高いアバランシェ耐圧が得られる。

【0027】

このように、実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0028】

図１に示すように、第１半導体領域１１は、第４部分領域１１ｄ及び第５部分領域１１ｅを含んでも良い。第２方向（Ｙ軸方向）において、第２部分領域１１ｂは、第１部分領域１１ａと第４部分領域１１ｄとの間にある。

【0029】

第５部分領域１１ｅは、第１導電部５１と第１部分領域１１ａとの間に設けられる。この例では、第５部分領域１１ｅは、第１導電部５１と第２部分領域１１ｂとの間、及び、第１導電部５１と第４部分領域１１ｄとの間にも設けられる。第５部分領域１１ｅにおける第１導電形の不純物濃度は、第１部分領域１１ａにおける第１導電形の不純物濃度よりも高い。第５部分領域１１ｅは、例えば、ｎ^＋領域である。第１～第４部分領域１１ａ～１１ｄは、例えば、ｎ領域である。第５部分領域１１ｅが設けられることで、第１半導体領域１１と第１導電部５１との間において、良好な電気的な接続が得られる。

【0030】

図１に示すように、半導体装置１１０は、第４導電部５４を含んでも良い。第４部分領域１１ｄから第４導電部５４への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第３部分領域１１ｃの少なくとも一部から第４導電部５４への方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿う。第１絶縁部４１は、第２絶縁領域４１ｂを含む。第２絶縁領域４１ｂは、第２方向（例えばＹ軸方向）において、第３部分領域１１ｃの少なくとも一部と、第４導電部５４と、の間にある。例えば、第２絶縁領域４１ｂは、第３部分領域１１ｃと第４導電部５４とを電気的に絶縁する。

【0031】

例えば、第４導電部５４は、第２導電部５２と電気的に接続される。または、第４導電部５４は、第２導電部５２と電気的に接続されることが可能でも良い。この例では、配線５４Ｌにより、第４導電部５４は、第５導電部５５を介して第２導電部５２と電気的に接続される。配線５４Ｌに端子が設けられ、半導体装置１１０の外部で、端子と第２導電部５２とが電気的に接続されても良い。

【0032】

第４導電部５４の電位は、第２導電部５２の電位（例えばソース電位）に設定される。第４導電部５４を設けることで、第１半導体領域１１における電界が制御できる。例えば、局所的な電界の集中が抑制できる。例えば、高い信頼性が得やすくなる。

【0033】

図１に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３部分領域１１ｃと第５導電部５５の少なくとも一部との間に第２導電部５２がある。第５導電部５５は、第２導電部５２及び第４導電部５４と電気的に接続される。

【0034】

図１に示すように、半導体装置１１０は、第２絶縁部４２を含んでも良い。第３導電部５３は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２部分領域１１ｂと第５導電部５５との間にある。第２絶縁部４２の少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３導電部５３と、第５導電部５５の少なくとも一部と、の間にある。この例では、第３導電部５３は、第１方向において、第２絶縁領域４１ｂと、第２絶縁部４２の少なくとも一部と、の間にある。

【0035】

実施形態において、第１半導体領域１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化物半導体（例えばＧａＮなど）、炭化珪素（ＳｉＣ）、及び、酸化物半導体（例えばＧａＯ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。第１半導体領域１１がシリコンを含む場合、第１導電形の不純物は、例えば、リン、ヒ素及びアンチモンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0036】

１つの例において、第１半導体領域１１の第３部分領域１１ｃがシリコンを含む場合、第２導電部５２は、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｎｂ、Ｓｒ及びＨｆよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0037】

第３導電部５３及び第４導電部５４は、例えば、ポリシリコン及び金属の少なくともいずれかを含んで良い。第５導電部５５は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｔｉ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１導電部５１は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｔｉ及びＰｔなどを含む。

【0038】

図２は、第１実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式的断面図である。
図２は、第２導電部５２を含む領域の拡大図である。

【0039】

図２に示すように、第３部分領域１１ｃは、第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２を含んでも良い。第１領域ｒ１は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２領域ｒ２と第２導電部５２との間にある。第１領域ｒ１における第１導電形の不純物の濃度は、第２領域ｒ２における第１導電形の不純物の濃度よりも高い。第１領域ｒ１は、例えばｎ^＋領域である。第２領域ｒ２は、例えば、ｎ領域である。第１領域ｒ１は、薄い。１つの例において、第１領域ｒ１の第１方向に沿う厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。

【0040】

第１領域ｒ１を設けることで、例えば、オン時のショットキー障壁の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）を薄くできる。これにより、オン電流を大きくできる。

【0041】

図２に示すように、第２導電部５２は、第１導電領域ｃ１及び第２導電領域ｃ２を含んでも良い。第１導電領域ｃ１は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３部分領域１１ｃと第２導電領域ｃ２との間にある。

【0042】

例えば、第２導電領域ｃ２は、第１元素を含む。第３部分領域１１ｃは、第２元素を含む。第１導電領域ｃ１は、第１元素と第２元素とを含む化合物を含む。例えば、第２導電領域ｃ２は、第１金属元素を含む。第３部分領域１１ｃは、シリコンを含む。第１導電領域ｃ１は、第１金属元素を含むシリサイドを含む。第１金属元素は、例えばＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｎｂ、Ｓｒ及びＨｆよりなる群から選択された少なくとも１つである。

【0043】

上記のような第１導電領域ｃ１及び第２導電領域ｃ２を設けることで、高濃度で第１導電形の不純物を含む第１領域ｒ１が形成し易い。

【0044】

１つの例において、第３部分領域１１ｃとなるシリコン層の上に、第２導電部５２となる金属層が形成される。金属層は、第１導電形の不純物を含む。例えば、熱処理などにより、金属層のシリコン層の側の部分にシリサイド領域が形成される。このとき、シリサイド領域が形成される前のシリコン層に含まれる不純物は、シリサイド領域から下方（第１導電部５１への向き）に移動する。これにより、第３部分領域１１ｃの、シリサイド領域に対向する部分に、高い濃度で不純物を含む領域（例えば第１領域ｒ１）が形成される。

【0045】

１つの例において、第３部分領域１１ｃとなるシリコン層の上に、第２導電部５２となる金属層が形成され、金属層を介して、シリコン層の一部に第１導電形の不純物が導入されても良い。シリコン層の、金属層に対向する部分に、高い濃度で不純物を含む領域（例えば第１領域ｒ１）が形成される。例えば、第２導電領域ｃ２の少なくとも一部における第１導電形の不純物の濃度は、第１導電領域ｃ１の少なくとも一部における不純物の濃度よりも高くても良い。

【0046】

図３は、第１実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式図である。
図３は、第３部分領域１１ｃ及び第２導電部５２を含む領域における不純物のプロファイルを例示している。図３の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、第１導電形の不純物の濃度Ｃｎ１である。

【0047】

図３に示すように、第１領域ｒ１における不純物の濃度Ｃｎ１は、第２領域ｒ２における不純物の濃度Ｃｎ１よりも高い。

【0048】

図４は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図４に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１においては、第１半導体領域１１の構成が、半導体装置１１０における第１半導体領域１１の構成と異なる。半導体装置１１１におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０と同様である。

【0049】

半導体装置１１１においては、第４部分領域１１ｄにおける第１導電形の不純物濃度は、第３部分領域１１ｃにおける第１導電形の不純物濃度よりも高い。例えば、第１部分領域１１ａにおける第１導電形の不純物濃度は、第３部分領域１１ｃにおける第１導電形の不純物濃度よりも高い。例えば、第２部分領域１１ｂにおける第１導電形の不純物濃度は、第３部分領域１１ｃにおける第１導電形の不純物濃度よりも高い。半導体装置１１１においても、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0050】

図５は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図５に示すように、実施形態に係る半導体装置１１２においては、第２絶縁部４２は、複数の第３導電部５３のそれぞれに設けられる。例えば、第５導電部５５は、２つの第２絶縁部４２の間を通過して、第４導電部５４と接する。半導体装置１１２におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０と同様である。半導体装置１１２においても、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0051】

図６は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図６に示すように、実施形態に係る半導体装置１１３においては、図１に例示した複数の構造が、Ｙ軸方向に並ぶ。この例では、複数の第４導電部５４のピッチよりも、複数の第２導電部５２のピッチが小さい。このような構造を用いることにより、例えば、ショットキー接触を含む部分のオン時の抵抗を下げつつ、ドリフト部（例えば、第１半導体領域１１）のオン抵抗を下げることができる。

【0052】

半導体装置１１３において、複数の第２導電部５２と、複数の第４導電部５４と、が設けられる。複数の第２導電部５２の１つの第２方向（Ｙ軸方向）における位置、及び、複数の第２導電部５２の別の１つの第２方向における位置は、複数の第４導電部５４の１つの第２方向における位置と、複数の第４導電部５４の別の１つの第２方向における位置と、の間にある。複数の第４導電部５４の上記の別の１つは、複数の第４導電部５４の上記の１つの隣である。

【0053】

第４導電部５４を含む部分と、第２導電部５２を含む部分と、が別に作製され、これらの２つの部分が互いに接合されることで、上記の半導体装置１１３が製造されても良い。

【0054】

または、第４導電部５４を含む部分を形成した後、絶縁部の間の半導体領域から半導体層を再成長させて第２導電部５２及び第３導電部５３を含む部分が形成されても良い。再成長は、例えば横方向成長を含む。このような手法によって半導体装置１１３が製造されても良い。

【0055】

図７は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１４は、第２半導体領域１２を含む。半導体装置１１４におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０と同様で良い。

【0056】

第２半導体領域１２は、第２導電形（例えばｐ形である）。第２半導体領域１２は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３部分領域１１ｃの一部と、第２導電部５２と、の間にある。第３部分領域１１ｃの別の一部は、第２方向（例えばＹ軸方向）において、第２半導体領域１２と第１絶縁領域４１ａとの間にある。

【0057】

第２半導体領域１２が設けられることで、例えば、リーク電流を小さくできる。第２半導体領域１２がシリコンを含む場合、第２導電形の不純物は、例えば、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0058】

図８は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係る半導体装置１１５においては、Ｚ軸方向において、１つの第３導電部５３は、第１絶縁部４１の２つの領域、及び、第４導電部５４と重なる。第４導電部５４と第３導電部５３との間に、第３絶縁部４３が設けられる。半導体装置１１５におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０と同様で良い。半導体装置１１５においても、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0059】

図９は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図９に示すように、実施形態に係る半導体装置１１６は、第１導電部５１、第２導電部５２、第３導電部５３、第１半導体領域１１及び第１絶縁部４１に加えて、第１部材６１を含む。半導体装置１１６におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０と同様で良い。

【0060】

図９に示すように、第１半導体領域１１は、第１～第４部分領域１１ａ～１１ｄを含む。この例では、第１半導体領域１１は、第５部分領域１１ｅをさらに含む。第２方向（Ｙ軸方向）において、第２部分領域１１ｂは、第１部分領域１１ａと第４部分領域１１ｄとの間にある。第４部分領域１１ｄから第１部材６１への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第３部分領域１１ｃの少なくとも一部から第１部材６１への方向は、第２方向（Ｙ軸方向）に沿う。第１絶縁部４１は、第２絶縁領域４１ｂを含む。第２絶縁領域４１ｂは、第２方向（Ｙ軸方向）において、第３部分領域１１ｃの少なくとも一部と、第１部材６１との間にある。

【0061】

例えば、第１部材６１は、第２導電部５２と電気的に接続される。または、第１部材６１は、第２導電部５２と電気的に接続されることが可能である。例えば、配線６１Ｌにより第１部材６１が、第５導電部５５を介して第２導電部５２と電気的に接続されても良い。例えば、配線６１Ｌに端子６１Ｔが設けられ、端子６１Ｔと第２導電部５２とが半導体装置１１６の外部で接続されても良い。

【0062】

第１部材６１の抵抗率は、第４部分領域１１ｄの抵抗率よりも高く、第２絶縁領域４１ｂの抵抗率よりも低い。例えば、第１部材６１の抵抗率は、５×１０^７Ωｍ以上８×１０^１１Ωｍ以下である。

【0063】

実施形態によれば、例えば、オフ時に第１部材６１に微小な電流が流れることが可能である。これにより、例えば、第３部分領域１１ｃにおける電界を均一化できる。例えば、ソース－ドレイン間の電荷量Ｑｏｓｓを低減できる。これにより、例えば、損失を抑制できる。例えば、消費電力を低減できる。例えば、ゲート絶縁膜に印加される電界を低減できる。例えば、高い信頼性が得られる。実施形態によれば、例えば、特性を向上できる半導体装置を提供できる。

【0064】

第１部材６１は、以下のような各種の材料を含んでもよい。第１部材６１は、例えば、第１材料、第２材料、第３材料、第４材料、第５材料及び第６材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１材料は、例えば、Ｓｉ、Ｎ及びＯを含む。

【0065】

第２材料は、例えば、Ｓｉ、Ｎ及びＯを含む。第２材料は、例えば、Ｓｉ－Ｎの結合、Ｎ－Ｏの結合、及び、Ｎ－Ｎの結合を含む。第２材料は、例えば、酸素ドープされたＳＩＰＯＳ（Semi-insulating Poly-crystalline Silicon）を含む。第２材料は、例えば、ＳｉＨ_４、Ｎ_２Ｏ、及び、Ｎ_２の混合材料である。

【0066】

第３材料は、Ｓｉ、Ｎ及びＯを含む。第３材料は、例えば、Ｓｉ－Ｎの結合、Ｎ－Ｈの結合、及び、Ｎ－Ｎの結合を含む。第３材料は、例えば、窒素ドープされたＳＩＰＯＳである。第３材料は、ＳｉＨ_４、ＮＨ_３、及び、Ｎ_２の混合材料である。

【0067】

第４材料は、例えば、Ｓｉと、Ｃと、第１元素と、を含む。第１元素は、Ｂ及びＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第５材料は、例えば、Ｓｉと、Ｏと、第２元素と、を含む。第２元素は、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第６材料は、例えば、第３元素及び第４元素を含む。第３元素は、Ｉｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第４元素は、Ｐ、Ａｓ、Ｂ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0068】

このような材料により、例えば、第１部材６１は、適切な抵抗率を有することができる。これにより、上記のように、特性を向上できる半導体装置を提供できる。

【0069】

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１０に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第１導電部５１、第２導電部５２、第１半導体領域１１、第２半導体領域１２、第３導電部５３及び第１絶縁部４１を含む。

【0070】

第１導電部５１から第２導電部５２への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。

【0071】

第１半導体領域１１は、第１導電形（例えばｎ形）である。第１半導体領域１１は、第１部分領域１１ａ、第２部分領域１１ｂ及び第３部分領域１１ｃを含む。第１部分領域１１ａから第２部分領域１１ｂへの第２方向は、第１方向と交差する。第２方向は、例えば、Ｙ軸方向である。第３部分領域１１ｃは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１部分領域１１ａと第２導電部５２と、の間にある。

【0072】

第２半導体領域１２は、第３部分領域１１ｃと第２導電部５２との間に設けられる。第２半導体領域１２は、第２導電形（例えばｐ形）である。第２半導体領域１２の少なくとも一部から第３導電部５３への方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿う。第１絶縁部４１は、第１絶縁領域４１ａを含む。第１絶縁領域４１ａの少なくとも一部は、第２半導体領域１２の少なくとも一部と、第３導電部５３と、の間にある。

【0073】

半導体装置１２０は、例えば、ｐｎ形のトランジスタである。第１半導体領域１１と第２半導体領域１２との間に形成される障壁の高さが、第３導電部５３の電位により制御できる。半導体装置１２０においても、例えばゲート総電荷量（Ｑｇ）が小さい。例えば、ゲート容量（Ｃｇ）及びゲート・ドレイン間容量（Ｃｇｄ）が小さくなる。これにより、ゲート総電荷量（Ｑｇ）及びゲート・ドレイン間電荷量（Ｑｇｄ）が低減する。例えば、ゲートドライバの損失を低減できる。例えば、スイッチングを高速化できる。例えば、ターンオン損失、及び、ターンオフ損失を抑制できる。特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0074】

半導体装置１２０において、第２導電部５２は、第５導電部５５と連続的でも良い。第２導電部５２は、第５導電部５５と一体でも良い。

【0075】

図１１及び図１２は、実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１１及び図１２に示すように、実施形態に係る半導体装置１４１及び１４１ａにおいては、第２導電部５２は、第１導電部分５２ｐ及び第２導電部分５２ｑを含む。第２導電部分５２ｑは、第３部分領域１１ｃと、第１導電部分５２ｐと、の間にある。例えば、第２導電部分５２ｑから第３部分領域１１ｃの一部への方向は、Ｙ軸方向に沿う。例えば、第２導電部分５２ｑから第３導電部５３の少なくとも一部への方向は、Ｙ軸方向に沿う。この例では、第２導電部分５２ｑは、Ｙ軸方向において、第３部分領域１１ｃの２つの部分の間にある。半導体装置１４１ａのように、第２導電部分５２ｑの側面は、Ｚ軸方向に対して傾斜しても良い。このような構成においても、特性を向上できる半導体装置が得られる。半導体装置１４１に関して説明した第２導電部５２の構成は、第１実施形態及び第２実施形態に係る任意の半導体装置に適用されて良い。

【0076】

実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0077】

本明細書において「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１－ｘ－ｙ－ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

【0078】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置に含まれる導電部、半導体領域、絶縁部及び配線などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

【0079】

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

【0080】

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0081】

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

【0082】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１１…半導体領域、 １１ａ～１１ｅ…第１～第５部分領域、 １２…第２半導体領域、 ４１…第１絶縁部、 ４１ａ、４１ｂ…第１、第２絶縁領域、 ４２…第２絶縁部、 ４３…第３絶縁部、 ５１～５５…第１～第５導電部、５２ｐ、５２ｑ…第１、第２導電部分 ５４Ｌ…配線、 ６１…第１部材、 ６１Ｌ…配線、 ６１Ｔ…端子、 １１０～１１６、１２０、１４１、１４１ａ…半導体装置、 Ｃｎ１…濃度、 Ｆ１…対向面、 ｃ１、ｃ２…第１、第２導電領域、 ｐＺ…位置、 ｒ１、ｒ２…第１、第２領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】