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公開番号2025105946
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2025076511,2020176965
出願日2025-05-02,2020-10-21
発明の名称半導体装置
出願人株式会社FLOSFIA
代理人
主分類H10D 8/60 20250101AFI20250703BHJP()
要約【課題】特にパワーデバイスに有用な半導体特性に優れた半導体装置を提供する。
【解決手段】結晶性酸化物半導体層と、前記結晶性酸化物半導体層と電気的に接続されている少なくとも1つの電極とを含み、前記結晶性酸化物半導体層の第1面に少なくとも1つのトレンチを有しており、前記トレンチが、底面、側面および前記底面と前記側面との間に少なくとも1つの円弧部を含み、前記円弧部の曲率半径が100nm～500nmの範囲内であり、前記側面と前記結晶性酸化物半導体層の第1面とのなす角が90°以上である半導体装置。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
結晶性酸化物半導体層と、前記結晶性酸化物半導体層と電気的に接続されている少なくとも１つの電極とを含み、前記結晶性酸化物半導体層の第１面に少なくとも1つのトレンチを有しており、前記トレンチが、底面、第１側面、第２側面、前記底面と前記第１側面との間に第１円弧部、及び前記底面と前記第２側面との間に第２円弧部を含み、前記第１円弧部及び前記第２円弧部の各々の曲率半径が１００ｎｍ以上であり、前記第１側面と前記結晶性酸化物半導体層の第１面とのなす第１角と、前記第２側面と前記第１面とのなす第２角が９０°以上であり、前記第１円弧部の曲率半径と前記第２円弧部の曲率半径との差が０ｎｍ～２００ｎｍである半導体装置。
続きを表示（約 41 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置を備える半導体システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーデバイス等として有用な半導体装置およびそれを備える半導体システムに関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
次世代半導体材料として酸化ガリウムが注目を集めている。酸化ガリウムはバンドギャップが大きく高耐圧大電流半導体デバイスを実現することができる材料として期待されており、逆方向耐圧を大きくし、さらに順方向立ち上がり電圧を小さくすること等を目的に、種々検討されている。
【０００３】
近年においては、トレンチを有する半導体デバイスが検討されている。β―Ｇａ
２
Ｏ
３
のトレンチ型半導体デバイスとして、例えば、特許文献１～３に記載の半導体デバイスが開示されている。また、α―Ｇａ
２
Ｏ
３
のトレンチ型半導体デバイスとして、例えば、特許文献４および５に記載の半導体デバイスが開示されている。
【０００４】
しかしながら、酸化ガリウムなどの結晶性酸化物半導体にトレンチを形成した場合、他の半導体材料とは異なるエッチング特性を有するため、トレンチ底面において電界緩和が期待できる曲率半径が１００ｎｍ以上の円弧部を形成することが困難であった。例えば、従来のドライエッチングの条件にて結晶性酸化ガリウムを無理にエッチングした場合、トレンチ底面にでこぼこが出来てしまったり、トレンチの開口部よりもトレンチ内部の幅が広くなってしまったりして電界緩和効果が十分に発揮されず、例えばオン抵抗が上がってしまうなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－０３６５９３号公報
特開２０１９－０７９９８４号公報
特開２０１９－１５３６４５号公報
ＷＯ２０１６／０１３５５４
ＷＯ２０１９／０１３１３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、優れた半導体特性を有するトレンチを備えている半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、特定の高圧ドライエッチングを用いて結晶性酸化物半導体層にトレンチを形成することにより、
結晶性酸化物半導体層と、前記結晶性酸化物半導体層と電気的に接続されている少なくとも１つの電極とを含み、前記結晶性酸化物半導体層の第１面に少なくとも1つのトレンチを有しており、前記トレンチが、底面、側面および前記底面と前記側面との間に少なくとも１つの円弧部を含み、前記円弧部の曲率半径が１００ｎｍ～５００ｎｍの範囲内であり、前記側面と前記結晶性酸化物半導体層の第１面とのなす角が９０°以上である半導体装置の創製に成功し、このような半導体装置が、上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて本発明を完成させるに至った。
【０００８】
［１］結晶性酸化物半導体層と、前記結晶性酸化物半導体層と電気的に接続されている少なくとも１つの電極とを含み、前記結晶性酸化物半導体層の第１面に少なくとも1つのトレンチを有しており、前記トレンチが、底面、側面および前記底面と前記側面との間に少なくとも１つの円弧部を含み、前記円弧部の曲率半径が１００ｎｍ～５００ｎｍの範囲内であり、前記側面と前記結晶性酸化物半導体層の第１面とのなす角が９０°以上である半導体装置。
［２］前記側面と前記結晶性酸化物半導体層の第１面とのなす角が１５０°以下である前記［１］記載の半導体装置。
［３］前記トレンチの幅が前記トレンチの底面に向かって狭くなっている、前記［１］または［２］に記載の半導体装置。
［４］前記トレンチの側面がテーパ状である、前記[１]～[３]のいずれかに記載の半導体装置。
［５］前記側面と前記結晶性酸化物半導体層の第１面とのなす角が９０°を超え１３５°以下の範囲内にある、前記[４]記載の半導体装置。
［６］前記結晶性酸化物半導体層が少なくともガリウムを含む前記［１］～［５］のいずれかに記載の半導体装置。
［７］前記結晶性酸化物半導体層がコランダム構造を有する前記［１］～［６］のいずれかに記載の半導体装置。
［８］前記結晶性酸化物半導体層が前記トレンチを２以上含む前記［１］～［７］のいずれかに記載の半導体装置。
［９］前記トレンチの幅が２μｍ以下である前記［１］～［８］のいずれかに記載の半導体装置。
［１０］前記結晶性酸化物半導体層が前記トレンチを４以上含む前記［９］記載の半導体装置。
［１１］パワーデバイスである前記［１］～［１０］のいずれかに記載の半導体装置。
［１２］縦型デバイスである前記［１］～［１１］のいずれかに記載の半導体装置。
［１３］ダイオードである前記［１］～［１２］のいずれかに記載の半導体装置。
［１４］トランジスタである前記［１］～［１２］のいずれかに記載の半導体装置。
［１５］ジャンクションバリアショットキーダイオードである前記［１］～［１２］のいずれかに記載の半導体装置。
［１６］半導体装置を備える半導体システムであって、前記半導体装置が、前記［１］～［１５］のいずれかに記載の半導体装置である半導体システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体装置は、前記トレンチの底面と側面との間に少なくとも1つの円弧部を有しており、前記円弧部の曲率半径が１００ｎｍ～５００ｎｍの範囲内であり、半導体特性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の半導体装置の実施態様の一例として、ジャンクションバリアショットキーダイオード（ＪＢＳ）の一態様を模式的に示す図である。
本発明の実施形態における円弧部の曲率半径を説明する図である。
電源システムの一例を模式的に示す図である。
システム装置の一例を模式的に示す図である。
電源装置の電源回路図の一例を模式的に示す図である。
本発明の実施例において用いられた成膜装置（ミストＣＶＤ装置）の概略構成図である。
実施例１のトレンチの断面写真を示す図である。
実施例２のトレンチの断面写真を示す図である。
本発明の半導体装置の実施態様の一例として、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の一態様を模式的に示す図である。
本発明の半導体装置の実施態様の一例として、トレンチＭＯＳ型ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の一態様を模式的に示す図である。
本発明の半導体装置の実施態様の一例として、ジャンクションバリアショットキーダイオード（ＪＢＳ）の一態様を模式的に示す図である。
本発明の半導体装置の実施態様の一例として、ＭＯＳＦＥＴの一態様を模式的に示す図である。
本発明の半導体装置の実施態様の一例として、ＭＯＳＦＥＴの一態様を模式的に示す図である。
本発明の実施形態におけるトレンチの側面と結晶性酸化物半導体層の第１面とのなす角を説明する図である。
本発明の実施形態におけるトレンチの側面がテーパ状である場合のテーパ角を説明する図である。
実施例３のトレンチの断面写真を示す図である。
実施例３のトレンチの構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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