半导体装置的制作方法

本发明涉及作为功率器件等有用的半导体装置。

背景技术：

1、氧化镓(ga2o3)在室温下具有4.8-5.3ev的宽带隙，是几乎不吸收可见光和紫外光的透明半导体。因此，是特别有希望用于在深紫外光线区域工作的光电子器件或透明电子器件中使用的材料，近年来，进行了基于氧化镓(ga2o3)的光检测器、发光二极管(led)及晶体管的开发(参考非专利文献1)。该氧化镓根据专利文献4，通过分别或组合混晶铟和铝从而能够控制带隙，构成作为inalgao类半导体极具魅力的材料系统。这里，所谓inalgao类半导体示出inxalygazo3(0≤x≤2、0≤y≤2、0≤z≤2、x+y+z＝1.5～2.5)，能够作为包括氧化镓在内的同一材料系统而涵盖所有。

2、另外，在氧化镓(ga2o3)中存在α、β、γ、σ、ε这五种晶体结构，通常最稳定的结构为β-ga2o3。但是，由于β-ga2o3是β-gallia结构，因此与通常在电子材料等中利用的晶体类不同，不一定适合在半导体装置中利用。此外，由于β-ga2o3薄膜的生长需要高基板温度和高真空度，因此也存在制造成本增加的问题。另外，如非专利文献2中所记载的那样，在β-ga2o3中，即使是高浓度(例如1×1019/cm3以上)的掺杂剂(si)，在离子注入后，如果在800℃～1100℃的高温下不实施退火处理，也不能作为供体使用。

3、另一方面，由于α-ga2o3具有与已经通用的蓝宝石基板相同的晶体结构，因此适合利用于光电子器件，进而，由于具有比β-ga2o3更宽的带隙，因此对功率器件特别有用，所以期待使用α-ga2o3作为半导体的半导体装置的情况。

4、在专利文献1中公开了一种纵向型mosfet，该纵向型mosfet具有包括供体的ga2o3类晶体层和在所述ga2o3类晶体层的至少一部分形成的n添加区域，所述n添加区域是包括沟道区域或具有成为电流路径的开口区域的电流阻断区域。但是，实际上没有确认作为纵向型mosfet进行工作，另外，在耐压等的可靠性方面和响应特性也不能充分满足。

5、专利文献1：日本特开2018-186246号公报

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供响应性优异的半导体装置。

2、本发明人等为了达成上述目的，进行了深入研究的结果发现：一种半导体装置，至少具备：结晶性氧化物半导体层，包括沟道层、漂移层和源极区域；栅电极，经由栅极绝缘膜配置在该沟道层上；电流阻断区域，配置在所述沟道层与所述漂移层之间；以及源电极，设置在所述源极区域上，其中，所述电流阻断区域由高电阻层构成，所述源电极与所述电流阻断区域形成接触，该半导体装置的耐压性及响应性优异，发现这样得到的半导体装置能够解决上述以往的问题。

3、另外，本发明人等在得到上述见解之后，进一步经过反复研究，终于完成了本发明。

4、即，本发明涉及以下发明。

5、[1]一种半导体装置，至少具备：结晶性氧化物半导体层，包括沟道层、漂移层和源极区域；栅电极，经由栅极绝缘膜配置在该沟道层上；电流阻断区域，配置在所述沟道层与所述漂移层之间；以及源电极，设置在所述源极区域上，所述半导体装置的特征在于，

6、所述电流阻断区域由高电阻层构成，所述源电极与所述电流阻断区域形成接触。

7、[2]根据前述[1]所述的半导体装置，其中，所述源电极与所述电流阻断区域直接接触。

8、[3]根据前述[1]或[2]所述的半导体装置，其中，所述结晶性氧化物半导体层含有选自铝、铟和镓中的至少一种金属。

9、[4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的半导体装置，其中，所述结晶性氧化物半导体层具有刚玉结构。

10、[5]根据前述[1]～[4]中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域包括掺杂剂。

11、[6]根据前述[1]～[5]中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域中的所述掺杂剂浓度为1.0×1017/cm3以上。

12、[7]根据前述[1]～[6]中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域为离子注入区域。

13、[8]根据前述[1]～[7]中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域的电子陷阱密度为4.0×1018/cm3以上。

14、[9]根据前述[1]～[8]中任一项所述的半导体装置，其中，所述半导体装置为晶体管。

15、[10]一种功率转换装置，其中，使用前述[1]～[9]中任一项所述的半导体装置。

16、[11]一种控制系统，其中，使用前述[1]～[9]中任一项所述的半导体装置。

17、根据本发明，能够提供响应性优异的半导体装置。

技术特征：

1.一种半导体装置，至少具备：结晶性氧化物半导体层，包括沟道层、漂移层和源极区域；栅电极，经由栅极绝缘膜配置在该沟道层上；电流阻断区域，配置在所述沟道层与所述漂移层之间；以及源电极，设置在所述源极区域上，所述半导体装置的特征在于，

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述源电极与所述电流阻断区域直接接触。

3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，所述结晶性氧化物半导体层含有选自铝、铟和镓中的至少一种金属。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，所述结晶性氧化物半导体层具有刚玉结构。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域包括掺杂剂。

6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域中的所述掺杂剂浓度为1.0×1017/cm3以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域为离子注入区域。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体装置，其中，所述电流阻断区域的电子陷阱密度为4.0×1018/cm3以上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体装置，其中，所述半导体装置为晶体管。

10.一种功率转换装置，其中，使用权利要求1～9中任一项所述的半导体装置。

11.一种控制系统，其中，使用权利要求1～9中任一项所述的半导体装置。

技术总结
本发明提供一种特别对功率器件有用的、耐压性优异的半导体装置。一种半导体装置，至少具备：结晶性氧化物半导体层(8)，包括沟道层(6)、漂移层(7)和源极区域(1)；栅电极(5a)，经由栅极绝缘膜(4a)配置在该沟道层上；电流阻断区域(2)，配置在所述沟道层与所述漂移层之间；以及源电极(5b)，设置在所述源极区域上，其中，所述电流阻断区域由高电阻层构成，所述源电极与所述电流阻断区域形成接触。

技术研发人员：杉本雅裕,松田慎平,樋口安史,则松和良
受保护的技术使用者：株式会社FLOSFIA
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15