(57)【要約】【課題】  絶縁トレンチゲートの閾値電圧の変動を動的に制御可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】  半導体装置１０は、ｎ＋型のソース領域２６と、ｐ型のボディ領域２４と、ｎ型のドリフト領域２３と、ボディ領域２４を貫通してソース領域２６とドリフト領域２３の間を伸びている絶縁トレンチゲート３０を備えている。絶縁トレンチゲート３０は、導電部３４と、その導電部３４を被覆する絶縁部３２を有している。絶縁部３２は、縦断面において導電部３４の周囲に沿った一部に、誘電率の異なる少なくとも２種類の材料で構成された保持領域３６を備えている。【選択図】  図１
2010003828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の表層部半導体領域と、
その表層部半導体領域を取囲む第２導電型の中間部半導体領域と、
その中間部半導体領域によって表層部半導体領域から隔てられている第１導電型の深部半導体領域と、
中間部半導体領域を貫通して表層部半導体領域と深部半導体領域の間を伸びている絶縁トレンチゲートを備えており、
前記絶縁トレンチゲートは、導電部と、その導電部を被覆する絶縁部を有しており、
前記絶縁部は、縦断面において前記導電部の周囲に沿った一部に、誘電率の異なる少なくとも２種類の材料で構成された保持領域を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁トレンチゲートの絶縁部は、側部と底部を有しており、
前記保持領域は、前記絶縁部の側部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保持領域は、前記導電部の深さ以下の位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記保持領域は、前記中間部半導体領域の深さ以下の位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
深部半導体領域によって中間部半導体領域から隔てられている第２導電型の裏層部半導体領域をさらに備えており、
前記保持領域は、前記中間部半導体領域の深さ以上の位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁トレンチゲートの絶縁部は、側部と底部を有しており、
前記保持領域は、前記導電部の底部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁トレンチゲートの絶縁部は、側部と底部を有しており、
前記保持領域は、第１保持領域と第２保持領域を有しており、
その第１保持領域は、前記絶縁部の側部に設けられており、
その第２保持領域は、前記中間部半導体領域の深さ以上の位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記保持領域は、酸化シリコンと窒化シリコンを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁トレンチゲートを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁トレンチゲートは、オン抵抗（又はオン電圧）を低減するために、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体装置に採用されている。絶縁トレンチゲートは、導電部と、その導電部を被覆する絶縁部を備えている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２に開示される絶縁トレンチゲートは、絶縁部に酸化シリコンと窒化シリコンで構成されたＯＮ膜及びＯＮＯ膜の多層構造を備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４９７７０号公報
【特許文献２】特開２００１−８５６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＯＮ膜及びＯＮＯ膜のように、誘電率の異なる材料で構成された絶縁部は、絶縁部内の界面にホットキャリアを捕捉して保持することが知られている。ホットキャリアが絶縁部に保持されると、絶縁トレンチゲートの閾値電圧が変動する。従来では、絶縁トレンチゲートの特性を安定させるために、この閾値電圧の変動を抑えるための技術開発が行なわれている。
【０００６】
本発明は、従来の技術志向とは全く相違し、上記現象を積極的に利用することによって、新規で斬新な絶縁トレンチゲートを有する半導体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示される技術は、絶縁トレンチゲートの閾値電圧の変動を動的（ダイナミック）に制御することを特徴としている。従来の絶縁トレンチゲートの閾値電圧は、半導体装置が動作しているときに固定である。そのため、半導体装置の動作状況が異なっても、半導体装置は常に同じ閾値電圧で駆動される。一方、本明細書で開示される絶縁トレンチゲートは、半導体装置の動作状況に応じて閾値電圧を変動させることができる。このため、半導体装置は、半導体装置の動作状況に応じて異なる閾値電圧で駆動される。例えば、低い閾値電圧が望ましい動作状況では、保持されるホットキャリアの種類及び／又は量を制御することによって、絶縁トレンチゲートの閾値電圧は低い値に変動される。高い閾値電圧が望ましい動作状況では、保持されるホットキャリアの種類及び／又は量を制御することによって、絶縁トレンチゲートの閾値電圧は高い値に変動される。動作状況に応じて閾値電圧を動的に変動させることによって、半導体装置の動作特性を劇的に改善することが可能になる。例えば、非動作時には絶縁トレンチゲートの閾値電圧を高い値に設定することで、外部ノイズや温度上昇による誤作動を防止することができる。一方、動作時には絶縁トレンチゲートの閾値電圧を低い値に設定することで、スイッチング速度やオン抵抗（又はオン電圧）を改善することができる。
このように、ホットキャリアを利用して絶縁トレンチゲートの閾値電圧をダイナミックに制御する技術は、これまで全く報告されていない。本願明細書で開示される技術によると、ホットキャリアが保持されるという現象を積極的に利用することによって、半導体装置の動作特性を改善することが可能になる。
【０００８】
本明細書で開示される半導体装置は、第１導電型の表層部半導体領域と、その表層部半導体領域を取囲む第２導電型の中間部半導体領域と、その中間部半導体領域によって表層部半導体領域から隔てられている第１導電型の深部半導体領域と、中間部半導体領域を貫通して表層部半導体領域と深部半導体領域の間を伸びている絶縁トレンチゲートを備えている。絶縁トレンチゲートは、導電部と、その導電部を被覆する絶縁部を有している。絶縁部は、縦断面において導電部の周囲に沿った一部に、誘電率の異なる少なくとも２種類の材料で構成されたホットキャリアの保持領域を備えていることを特徴としている。
ホットキャリアには、ホットエレクトロンとホットホールの２種類が存在する。ホットエレクトロンを優先的に捕捉可能な絶縁トレンチの絶縁部の部位と、ホットホールを優先的に捕捉可能な絶縁トレンチの絶縁部の部位は異なる。このため、保持領域を絶縁トレンチゲートの絶縁部の全体に亘って設けると、捕捉されたホットエレクトロンとホットホールの双方が相殺され、閾値電圧の変動幅を大きく確保できない虞がある。したがって、保持領域は、対象とするホットキャリアに応じて、絶縁トレンチゲートの絶縁部の一部の部位に選択的に設けるのが好ましい。本明細書で開示される絶縁トレンチゲートの絶縁部は、縦断面において導電部の周囲に沿った一部に保持領域を備えている。このため、保持領域は、ホットエレクトロン又はホットホールのいずれか一方を優先的に捕捉して保持することが可能になる。このような形態の絶縁トレンチゲートは、従来には存在しないものであり、新規で斬新な形態と評価することができる。
【０００９】
ホットエレクトロンを対象とする場合、絶縁トレンチゲートの絶縁部は側部と底部を有しており、保持領域が絶縁部の側部に設けられていることが好ましい。表層部半導体領域と深部半導体領域の間のチャネルは、絶縁トレンチゲートの側部に沿って形成される。したがって、保持領域が絶縁部の側部に設けられていると、ホットエレクトロンを優先的に捕捉し保持することができる。
また、保持領域は、絶縁トレンチの導電部の深さ以下の位置に設けられていることが好ましい。絶縁トレンチゲートの側部に沿って形成されるチャネルは、導電部が対向する範囲に形成される。したがって、その導電部が対向する範囲に保持領域が設けられていると、ホットエレクトロンをさらに優先的に捕捉し保持することができる。
また、保持領域は、中間部半導体領域の深さ以下の位置に設けられていることが好ましい。表層部半導体領域と深部半導体領域の間のチャネルは、中間部半導体領域内に形成される。このため、保持領域が中間部半導体領域の深さ以下の位置に設けられていると、保持領域がチャネルに対向して配置されることになる。これにより、ホットエレクトロンをより優先的に捕捉し保持することができる。
【００１０】
ホットホールを対象とする場合、半導体装置は、深部半導体領域によって中間部半導体領域から隔てられている第２導電型の裏層部半導体領域をさらに備えており、保持領域が中間部半導体領域の深さ以上の位置に設けられていることが好ましい。上記位置に保持領域が設けられていると、ホットエレクトロンを優先的に捕捉して保持することができる。
また、絶縁トレンチゲートの絶縁部は、側部と底部を有しているのが好ましい。この場合、保持領域は、導電部の底部に設けられていることが好ましい。絶縁トレンチの底部には、裏層部半導体領域から注入されたホールが集中する。このため、この絶縁トレンチの底部に保持領域が設けられていると、ホットホールを優先的に捕捉して保持することができる。
【００１１】
ホットエレクトロンとホットホールの両者を対象とする場合、絶縁トレンチゲートの絶縁部は、側部と底部を有しており、保持領域がホットエレクトロンを対象とする第１保持領域とホットホールを対象とする第２保持領域を有しているのが好ましい。第１保持領域は絶縁部の側部に設けられており、第２保持領域は中間部半導体領域の深さ以上の位置に設けられているのが好ましい。この絶縁トレンチゲートによると、ホットエレクトロンとホットホールのそれぞれを優先的に捕捉して保持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本明細書で開示される絶縁トレンチゲートは、ホットキャリアを保持領域に捕捉して保持する。これにより、本明細書で開示される半導体装置は、半導体装置の動作状況に応じて、絶縁トレンチゲートの閾値電圧を動的に変動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願明細書で開示される技術の特徴を以下に整理する。
（第１特徴）  本願明細書で開示される技術は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の縦型トランジスタに好適に用いられる。
（第２特徴）  保持領域には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、高誘電率絶縁膜（ｈｉｇｈ−ｋ）等の材料を用いることができる。
（第３特徴）  保持領域は多層構造である。各層は、縦断面において導電部の周囲に沿って伸びている。
（第４特徴）  保持領域は、ＮＯ膜又はＯＮＯ膜である。
【実施例】
【００１４】
以下、図面を参照して実施例を説明する。以下の各実施例では、半導体基板の材料がシリコン単結晶の例を説明する。しかしながら、本明細書で開示される技術は、シリコン単結晶以外の半導体材料にも適用可能である。例えば、本明細書で開示される技術は、窒化ガリウム、炭化シリコン、ガリウム砒素等の化合物半導体にも適用可能である。なお、以下の各実施例では、実質的に共通の構成要素には共通の符号を付し、後の実施例においてその構成要素の説明を省略することがある。
【００１５】
（第１実施例）
図１に、半導体装置１０の要部縦断面図を模式的に示す。半導体装置１０は、縦型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。図１に示すように、半導体装置１０は、ｎ＋型のソース領域２６（表層部半導体領域の一例）と、ｐ型のボディ領域２４（中間部半導体領域の一例）と、ｎ型のドリフト領域２３（深部半導体領域）と、ｎ＋型のドレイン領域２２を備えている。
【００１６】
図１に示すように、ソース領域２６は、半導体基板の表層部に分散して設けられている。ボディ領域２４は、半導体基板の表層部にソース領域２６を取囲むように設けられている。ボディ領域２４は、ソース領域２６とドリフト領域２３を隔てている。ソース領域２６とボディ領域２４は、図示しないソース電極に電気的に接続されている。ソース領域２６とボディ領域２４は、イオン注入技術を利用して、半導体基板の表層部に形成することができる。
【００１７】
ドレイン領域２２は、半導体基板の裏層部の全体に亘って設けられている。ドレイン領域２２は、イオン注入技術を利用して、半導体基板の裏層部に形成することができる。ドリフト領域２３は、ソース領域２６、ボディ領域２４及びドレイン領域２２を半導体基板に形成した残部である。
【００１８】
図１に示すように、半導体装置１０はさらに、半導体基板の表層部に絶縁トレンチゲート３０を備えている。絶縁トレンチゲート３０は、ボディ領域２４を貫通してソース領域２６とドリフト領域２３の間を伸びている。絶縁トレンチゲート３０の平面パターンには様々なタイプが採用される。例えば、ストライプ状、ドッド状、格子状等の平面パターンが採用される。絶縁トレンチゲート３０は、導電部３４と、その導電部３４を被覆する絶縁部３２を有している。導電部３４は、不純物を高濃度に含むポリシリコンで形成されている。絶縁部３２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）と窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）で形成されている。
【００１９】
図１に示すように、絶縁トレンチゲート３０の絶縁部３２は、縦断面においてＵ字状の形態を有しており、側部と底部を備えている。側部は半導体基板の表面から深部に向けて延びており、底部は対向する側部の間を延びている。絶縁トレンチゲート３０の絶縁部３２は、側部に保持領域３６を備えている。
【００２０】
図２に、保持領域３６の要部拡大断面図を模式的に示す。保持領域３６は、外側酸化シリコン膜３２ｃと窒化シリコン膜３２ｂと内側酸化シリコン膜３２ａで構成されている。窒化シリコン膜３２ｂは、外側酸化シリコン膜３２ｃと内側酸化シリコン膜３２ａの間に配置されている。これらの膜は、周囲の半導体領域から導電部に向かう方向に沿って積層されている。一般的に、これらの膜の組み合わせは、ＯＮＯ膜と称される。本願明細書の保持領域３６は、誘電率の異なる少なくとも２種類の材料で構成された絶縁部３２の一部の領域をいう。より詳しくは、誘電率の異なる材料によって構成される接合界面が存在している絶縁部３２の一部の領域をいう。したがって、図１に示すように、保持領域３６は、絶縁部３２の側部に選択的に設けられており、絶縁部３２の底部には設けられていない。また、保持領域３６は、導電部３４の深さ３４Ｄ以下の位置に設けられている。
【００２１】
外側酸化シリコン膜３２ｃは、例えば熱酸化技術を利用して形成することができる。窒化シリコン膜３２ｂは、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術を利用して形成することができる。内側酸化シリコン膜３２ａは、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術を利用して形成することができる。
【００２２】
外側酸化シリコン膜３２ｃの膜厚は、例えば３〜１０nmが好ましい。窒化シリコン膜３２ｂの膜厚は、例えば５〜２０nmが好ましい。内側酸化シリコン膜３２ａの膜厚は、例えば３〜１０nmが好ましい。
【００２３】
次に、図３及び図４を参照して、半導体装置１０の特徴を説明する。図３は、ホットエレクトロンの動きを明瞭に図示するために、図２の要部拡大断面図からハッチング及び符号を省略したものである。図３（Ａ）は、ゲート・ソース間電圧を初期閾値Ｖｔｈｉよりも大きい正電圧とし、ドレイン電圧を数十Ｖの正電圧とした場合の様子を示す。図３（Ｂ）は、ゲート・ソース間電圧を正電圧とし、ドレイン電圧を印加しない場合の様子を示す。図４の図中３Ａの実線は、図３（Ａ）の場合のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓとドレイン電流Ｉｄの関係を示す。図４の図中３Ｂの実線は、図３（Ｂ）の場合のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓとドレイン電流Ｉｄの関係を示す。
【００２４】
図３（Ａ）に示すように、上記電圧状態に設定されると、絶縁トレンチゲート３０の側面には反転層が誘起し、チャネルＣＨが形成される。ソース領域２６から注入されたエレクトロンは、このチャネルＣＨを介してボディ領域２４を抜け、ドリフト領域２３に流れる。チャネルＣＨを流れるエレクトロンの一部は、高電界によって大きいエネルギー状態を有するホットエレクトロンになる。ホットエレクトロンは、絶縁部３２内に侵入する。半導体装置１０では、絶縁部３２の側部に保持領域３６が選択的に設けられている。保持領域３６は、誘電率の異なる材料で構成された接合界面を有しており、その界面のトラップ準位にホットエレクトロンが捕捉され保持される。ホットエレクトロンが保持領域３６に保持されると、図４に示すように、初期閾値電圧Ｖｔｈｉであった閾値電圧が正側に変動して保持後閾値電圧Ｖｔｈに変動する。
【００２５】
一方、図３（Ｂ）に示すように、ドレイン電圧を印加せずに、ゲート・ソース間電圧を正電圧にすると、保持領域３６に保持されていたホットエレクトロは導電部３４に引き抜かれる。このため、図４に示すように、保持後閾値電圧Ｖｔｈは初期閾値電圧Ｖｔｈｉに戻る。
【００２６】
このように、保持領域３６を用いてホットエレクトロンの出し入れを行うことによって、絶縁トレンチゲート３０の閾値電圧を動的に変動させることができる。このため、高い閾値電圧が望ましい動作状況では、保持されるホットエレクトロンの量を増加させることによって、絶縁トレンチゲート３０の閾値電圧を高い保持後閾値電圧Ｖｔｈに変動させることができる。半導体装置１０は、動作状況に応じて閾値電圧を動的に変動させることができ、動作特性を劇的に改善することが可能になる。
なお、半導体装置１０に係る技術は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）にも有用である。
【００２７】
（第１実施例の第１変形例）
図５に、第１変形例の半導体装置１１の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１１は、保持領域３６が外側酸化シリコン膜３２ｃと窒化シリコン膜３２ｂからなるＮＯ膜である点で第１実施例の半導体装置１０と相違する。ホットエレクトロンを捕捉するためには、保持領域３６が誘電率の異なる少なくとも２種類の材料で構成されていればよい。保持領域３６がＮＯ膜であっても、ホットエレクトロンを捕捉して保持することができ、絶縁トレンチゲート３０の閾値電圧を動的に変動させることができる。
【００２８】
（第１実施例の第２変形例）
図６に、第２変形例の半導体装置１２の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１２は、保持領域３６がボディ領域２４の深さ以下であることを特徴としている。反転層に起因するチャネルはボディ領域２４内に形成されるので、保持領域３６をボディ領域２４の深さ以下の位置に設けることによって、保持領域３６をチャネルに対向させることができる。これにより、保持領域３６は、ホットエレクトロンを優先的に捕捉し保持することが可能になる。絶縁トレンチゲート３０の閾値電圧の変動をより高精度に制御することが可能になる。
【００２９】
（第２実施例）
図７に、半導体装置１３の要部縦断面図を模式的に示す。半導体装置１３は、縦型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。図７に示すように、半導体装置１３は、ｎ＋型のエミッタ領域１２６（表層部半導体領域の一例）と、ｐ型のボディ領域１２４（中間部半導体領域の一例）と、ｎ型のベース領域１２３（深部半導体領域）と、ｐ＋型のコレクタ領域１２１を備えている。半導体装置１３はさらに、半導体基板の表層部に絶縁トレンチゲート１３０を備えている。半導体装置１３は、保持領域１３６が絶縁部１３２の底部に設けられている点で第１実施例の半導体装置１０と相違する。この相違は、半導体装置１０がホットエレクトロンを保持する対象としているのに対し、半導体装置１３はホットホールを保持する対象としているからである。
【００３０】
図８に、保持領域１３６の要部拡大断面図を模式的に示す。保持領域１３６は、外側酸化シリコン膜１３２ｃと窒化シリコン膜１３２ｂと内側酸化シリコン膜１３２ａで構成されている。窒化シリコン膜１３２ｂは、外側酸化シリコン膜１３２ｃと内側酸化シリコン膜１３２ａの間に配置されている。これらの膜は、周囲の半導体領域から導電部に向かう方向に沿って積層されている。一般的に、これらの膜の組み合わせは、ＯＮＯ膜と称される。図７に示すように、保持領域１３６は、絶縁部１３２の底部に選択的に設けられており、絶縁部１３２の側部には設けられていない。
【００３１】
外側酸化シリコン膜１３２ｃは、例えば熱酸化技術を利用して形成することができる。窒化シリコン膜１３２ｂは、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術を利用して形成することができる。内側酸化シリコン膜１３２ａは、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術を利用して形成することができる。
【００３２】
外側酸化シリコン膜１３２ｃの膜厚は、例えば３〜１０nmが好ましい。窒化シリコン膜１３２ｂの膜厚は、例えば５〜２０nmが好ましい。内側酸化シリコン膜１３２ａの膜厚は、例えば３〜１０nmが好ましい。
【００３３】
次に、図９及び図１０を参照して、半導体装置１３の特徴を説明する。図９は、ホットホールの動きを明瞭に図示するために、図８の要部拡大断面図からハッチング及び符号を省略したものである。図９（Ａ）は、ゲート・エミッタ間電圧を初期閾値Ｖｔｈｉよりも大きい正電圧とし、コレクタ電圧を数十Ｖの正電圧とした場合の様子を示す。図９（Ｂ）は、ゲート・エミッタ間電圧を負電圧とし、コレクタ電圧を印加しない場合の様子を示す。図１０の図中９Ａの実線は、図９（Ａ）の場合のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅとコレクタ電流Ｉｃの関係を示す。図１０の図中９Ｂの実線は、図９（Ｂ）の場合のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅとコレクタ電流Ｉｃの関係を示す。
【００３４】
図９（Ａ）に示すように、上記電圧状態に設定されると、裏面のコレクタ領域１２１から注入されたホールが絶縁トレンチゲート１３０の底部に集中する。集中したホールの一部は、高電界によって大きいエネルギー状態を有するホットホールになる。ホットホールは、絶縁部１３２内に侵入する。半導体装置１３では、絶縁部１３２の底部に保持領域１３６が選択的に設けられている。保持領域１３６は、誘電率の異なる材料で構成された接合界面を有しており、その界面のトラップ準位にホットホールが捕捉され保持される。ホットホールが保持領域１３６に保持されると、図１０に示すように、初期閾値電圧Ｖｔｈｉであった閾値電圧が負側に変動して保持後閾値電圧Ｖｔｈに変動する。
【００３５】
一方、図９（Ｂ）に示すように、コレクタ電圧を印加せずに、ゲート・エミッタ間電圧を負電圧にすると、保持領域１３６に保持されていたホットホールは導電部１３４に引き抜かれる。このため、図１０に示すように、保持後閾値電圧Ｖｔｈはもとの初期閾値電圧Ｖｔｈｉに戻る。
【００３６】
このように、保持領域１３６を用いてホットホールの出し入れを行うことによって、絶縁トレンチゲート１３０の閾値電圧を動的に変動させることができる。このため、低い閾値電圧が望ましい動作状況では、保持されるホットホールの量を増加させることによって、絶縁トレンチゲート１３０閾値電圧を低い保持後閾値電圧Ｖｔｈに変動させることができる。半導体装置１３は、動作状況に応じて絶縁トレンチゲート１３０の閾値電圧を動的に変動させることができ、動作特性を劇的に改善することが可能になる。
【００３７】
（第２実施例の第１変形例）
図１１に、第２変形例の半導体装置１４の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１４は、保持領域１３６が外側酸化シリコン膜１３２ｃと窒化シリコン膜１３２ｂからなるＮＯ膜である点で第２実施例の半導体装置１３と相違する。ホットホールを捕捉するためには、保持領域１３６が誘電率の異なる少なくとも２種類の材料で構成されていればよい。保持領域１３６がＮＯ膜であっても、ホットホールを捕捉して保持することができ、絶縁トレンチゲート１３０の閾値電圧を動的に変動させることができる。
【００３８】
（第２実施例の第２変形例）
図１２に、第２変形例の半導体装置１５の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１５は、保持領域１３６が絶縁部１３２の側部の一部にも設けられていることを特徴としている。ただし、側部に設けられている保持領域１３６は、ボディ領域１２４の深さ以上であることを特徴としている。保持領域１３６がボディ領域１２４の深さ以上であると、保持領域１３６がホットホールを優先的に捕捉し保持することができる。
【００３９】
（第２実施例の第３変形例）
図１３に、第２実施例の半導体装置１６の要部断面図を模式的に示す。半導体装置１６は、ホットエレクトロンを保持するための第１保持領域３６と、ホットホールを保持するための第２保持領域１３６を備えていることを特徴としている。半導体装置１６によると、ホットエレクトロンとホットホールのそれぞれを優先的に捕捉して保持することができる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図２】第１実施例の半導体装置の保持領域の要部拡大断面図を模式的に示す。
【図３】（Ａ）第１実施例の半導体装置において、ホットエレクトロンが保持領域に捕捉される様子を示す。（Ｂ）第１実施例の半導体装置において、ホットエレクトロンが導電部に引き抜かれる様子を示す。
【図４】ホットエレクトロンが保持される前後において、ゲート・ソース間電圧とドレイン電流の関係を示す。
【図５】第１実施例の第１変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図６】第１実施例の第２変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図７】第２実施例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図８】第２実施例の半導体装置の保持領域の要部拡大断面図を模式的に示す。
【図９】（Ａ）第２実施例の半導体装置において、ホットホールが保持領域に捕捉される様子を示す。（Ｂ）第２実施例の半導体装置において、ホットホールが導電部に引き抜かれる様子を示す。
【図１０】ホットホールが保持される前後において、ゲート・エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を示す。
【図１１】第２実施例の第１変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図１２】第２実施例の第２変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【図１３】第２実施例の第３変形例の半導体装置の要部断面図を模式的に示す。
【符号の説明】
【００４２】
２２：ドレイン領域
２３：ドリフト領域
２４：ボディ領域
２６：ソース領域
３０，１３０：絶縁トレンチゲート
３２，１３２：絶縁部
３２ａ，１３２ａ：内側酸化シリコン膜
３２ｂ，１３２ｂ：窒化シリコン膜
３２ｃ，１３２ｃ：外側酸化シリコン膜
３４，１３４：導電部
３６，１３６：保持領域
１２１：コレクタ領域
１２３：ベース領域
１２４：ボディ領域
１２６：エミッタ領域
【図１】
2010003828.tif 000003
【図２】
2010003828.tif 000004
【図３】
2010003828.tif 000005
【図４】
2010003828.tif 000006
【図５】
2010003828.tif 000007
【図６】
2010003828.tif 000008
【図７】
2010003828.tif 000009
【図８】
2010003828.tif 000010
【図９】
2010003828.tif 000011
【図１０】
2010003828.tif 000012
【図１１】
2010003828.tif 000013
【図１２】
2010003828.tif 000014
【図１３】
2010003828.tif 000015