(57)【要約】【課題】性能が高いＳｉＣパワートランジスタを提供する。【解決手段】  ＳｉＣ結晶から成る基板部１００の表面にＳｉ結晶から成る成長層１２０をエピタキシャル成長によって形成し、成長層１２０に、第一導電型の第一、第二の領域１１１、１１３と、第二導電型のチャネル領域１１２とを形成する。チャネルが誘起されるチャネル領域１１２は、Ｓｉ単結晶なので、ＳｉＣに多い欠陥の影響が無く、また、耐圧や導通抵抗は基板部１００内のＳｉＣのドリフト領域１１４の良好な特性で決まるので、特性の優れたＳｉＣパワーＭＯＳトランジスタ１を得ることができる。【選択図】  図２
2011138952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体である基板部と、
前記基板部の表面に配置された半導体である成長層とを有し、
ｐ型とｎ型のいずれか一方を第一導電型、他方を第二導電型としたときに、
前記成長層の一部は、前記第一導電型である第一の領域と第二の領域にされ、前記第一、第二の領域の間に前記第一、第二の領域と接触して配置され、前記第一又は第二導電型であるチャネル領域にされ、
前記チャネル領域の表面には前記チャネル領域と接触したゲート絶縁膜が配置され、
前記ゲート絶縁膜の前記チャネル領域とは反対側の面には、導電性を有するゲート電極が配置され、
前記ゲート電極にゲート電圧を印加して前記チャネル領域内の前記ゲート絶縁膜と接触する部分に前記第一、第二の領域と同じ導電型の導電性の誘起層が誘起されると、前記第一、第二の領域間は、前記誘起層で接続されるトランジスタであって、
前記基板部はＳｉＣから成り、前記成長層はＳｉから成り、
前記第二の領域は、前記第二の領域と同じ導電型の部分の前記基板部と接触され、
前記第一、第二の領域間を流れる電流は、前記基板部を流れるように構成されたトランジスタ。
【請求項２】
前記成長層は、前記基板部上に成長されたＳｉエピタキシャル層である請求項１記載のトランジスタ。
【請求項３】
前記基板部の一部は、前記チャネル領域と接触し、前記チャネル領域と同じ導電型の接続領域にされ、
前記接続領域と前記第一の領域は、前記ゲート電極と絶縁された第一の電極に電気的に接続された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のトランジスタ。
【請求項４】
前記基板部の前記第一の電極が設けられた面とは反対側の面には第二の電極が設けられ、前記第一、第二の電極間を流れる電流が、前記第一、第二の領域間を流れるように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のトランジスタ。
【請求項５】
前記基板部は、ＳｉＣウェハの一部によって構成され、前記成長層は、前記基板部の表面のうち、前記ＳｉＣウェハの表面の一部を構成する表面に形成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のトランジスタ。
【請求項６】
前記基板部は孔を有し、前記成長層は前記孔の内周側面に配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のトランジスタ。
【請求項７】
半導体である基板部と、
前記基板部の表面に配置された半導体である成長層とを有し、
ｐ型とｎ型のいずれか一方を第一導電型、他方を第二導電型としたときに、
前記成長層の一部は、前記第一導電型である第一の領域と第二の領域にされ、前記第一、第二の領域の間に前記第一、第二の領域と接触して配置され、前記第一又は第二導電型であるチャネル領域にされ、
前記チャネル領域の表面には前記チャネル領域と接触したゲート絶縁膜が配置され、
前記ゲート絶縁膜の前記チャネル領域とは反対側の面には、導電性を有するゲート電極が配置され、
前記ゲート電極にゲート電圧を印加して前記チャネル領域内の前記ゲート絶縁膜と接触する部分に前記第一、第二の領域と同じ導電型の導電性の誘起層が誘起されると、前記第一、第二の領域間は、前記誘起層で接続されるトランジスタであって、
前記基板部はＳｉＣから成り、前記成長層はＳｉから成り、
前記第二の領域は、前記第二の領域と同じ導電型の部分の前記基板部と接触され、
前記第一、第二の領域間を流れる電流は、前記基板部を流れるように構成されたトランジスタを製造する製造方法であって、
前記成長層は、前記基板部上にＳｉエピタキシャル層を成長させて形成し、
前記第一、第二の領域は前記成長層内に前記第一導電型を示す不純物を含有させて形成し、
前記チャネル領域は前記成長層内に前記第一又は第二導電型を示す不純物を含有させて形成するトランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記成長層を形成する前に、前記基板部の一部の中に、前記チャネル領域と同じ導電型の不純物を拡散させ、前記チャネル領域と接触して前記チャネル領域と同じ導電型の接続領域を形成しておき、
前記接続領域と前記第一の領域の少なくとも一部表面を露出させ、前記ゲート電極と絶縁された第一の電極を、前記接続領域表面と前記第一の領域表面に形成し、前記接続領域と前記第一の領域とを電気的に短絡させる請求項７記載のトランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記基板部の前記第一の電極が設けられた面とは反対側の面に第二の電極を設け、前記第一、第二の電極間を流れる電流が、前記第一、第二の領域間を流れるようにする請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のトランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記成長層は、複数個の前記トランジスタの前記基板部を含むＳｉＣウェハの表面に形成する請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のトランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記基板部に孔を形成し、前記成長層は前記孔の内周側面に形成する請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のトランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワートランジスタの技術分野に関し、特に、ＳｉＣのパワートランジスタの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体素子はＳｉ半導体を用いたものが主流であり、微細化と工夫した構造によって性能の高いパワーデバイスが得られている。
しかし、Ｓｉ半導体では、パワーデバイスの性能の向上は限界である、と言われており、根本的な材料の変更が考えられている。
【０００３】
注目されている材料の１つに、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）がある。
Ｓｉのうちの、特に注目されている結晶構造のものは、Ｓｉの約３倍の禁制帯幅を持つこと、絶縁破壊電界が約１０倍であること、Ｓｉ半導体よりも２桁〜３桁低い抵抗値が得られること、Ｓｉ半導体よりも高速スイッチングできること、熱伝導率がＳｉの約３倍であること、等、Ｓｉ半導体を超える性能のパワーデバイスが得られると期待されている。
【０００４】
しかし、ＳｉＣ−パワーＭＯＳトランジスタはＳｉＣ半導体の上記物性にもかかわらず、現在まで充分な性能が得られていない。
これはＭＯＳ構造においてゲート直下のゲート界面準位の発生によってゲート直下におけるチャネルキャリアの移動度が低下することが主な原因と考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、性能の高いＳｉＣトランジスタを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者等は、パワーＭＯＳトランジスタにおいてその特徴である高耐圧と低ＯＮ抵抗、およびデバイスのサイズを決める最も重要な部分はＭＯＳトランジスタのドリフト層部分であると考えたところ、トランジスタ動作を決定付けるゲート直下チャネル形成部分は通常のＭＯＳトランジスタと動作上に違いはあまり見られないことが判明した。
【０００８】
従ってこのゲート直下チャネル形成部分を安定したＭＯＳ構造を形成できるＳｉで作成し、パワーＭＯＳトランジスタとして重要な動作をし、固有の物性値を必要とするその他（特にドリフト層部分とドレイン接合部分）をＳｉＣで作成することによって、ＳｉとＳｉＣのそれぞれの特徴を生かし高性能なパワーＭＯＳトランジスタを実現できることに気がついた。
【０００９】
本発明は、上記着想によって想起された発明であり、上記課題を解決するために、半導体である基板部と、前記基板部の表面に配置された半導体である成長層とを有し、ｐ型とｎ型のいずれか一方を第一導電型、他方を第二導電型としたときに、前記成長層の一部は、前記第一導電型である第一の領域と第二の領域にされ、前記第一、第二の領域の間に前記第一、第二の領域と接触して配置され、前記第一又は第二導電型であるチャネル領域にされ、前記チャネル領域の表面には前記チャネル領域と接触したゲート絶縁膜が配置され、前記ゲート絶縁膜の前記チャネル領域とは反対側の面には、導電性を有するゲート電極が配置され、前記ゲート電極にゲート電圧を印加して前記チャネル領域内の前記ゲート絶縁膜と接触する部分に前記第一、第二の領域と同じ導電型の導電性の誘起層が誘起されると、前記第一、第二の領域間は、前記誘起層で接続されるトランジスタであって、前記基板部はＳｉＣから成り、前記成長層はＳｉから成り、前記第二の領域は、前記第二の領域と同じ導電型の部分の前記基板部と接触され、前記第一、第二の領域間を流れる電流は、前記基板部を流れるように構成されたトランジスタである。
また、本発明は、前記成長層は、前記基板部上に成長されたＳｉエピタキシャル層であるトランジスタである。
また、本発明は、前記基板部の一部は、前記チャネル領域と接触し、前記チャネル領域と同じ導電型の接続領域にされ、前記接続領域と前記第一の領域は、前記ゲート電極と絶縁された第一の電極に電気的に接続されたトランジスタである。
また、本発明は、前記基板部の前記第一の電極が設けられた面とは反対側の面には第二の電極が設けられ、前記第一、第二の電極間を流れる電流が、前記第一、第二の領域間を流れるように構成されたトランジスタである。
また、本発明は、前記基板部は、ＳｉＣウェハの一部によって構成され、前記成長層は、前記基板部の表面のうち、前記ＳｉＣウェハの表面の一部を構成する表面に形成されたトランジスタである。
また、本発明は、前記基板部は孔を有し、前記成長層は前記孔の内周側面に配置されたトランジスタである。
また、本発明は、半導体である基板部と、前記基板部の表面に配置された半導体である成長層とを有し、ｐ型とｎ型のいずれか一方を第一導電型、他方を第二導電型としたときに、前記成長層の一部は、前記第一導電型である第一の領域と第二の領域にされ、前記第一、第二の領域の間に前記第一、第二の領域と接触して配置され、前記第一又は第二導電型であるチャネル領域にされ、前記チャネル領域の表面には前記チャネル領域と接触したゲート絶縁膜が配置され、前記ゲート絶縁膜の前記チャネル領域とは反対側の面には、導電性を有するゲート電極が配置され、前記ゲート電極にゲート電圧を印加して前記チャネル領域内の前記ゲート絶縁膜と接触する部分に前記第一、第二の領域と同じ導電型の導電性の誘起層が誘起されると、前記第一、第二の領域間は、前記誘起層で接続されるトランジスタであって、前記基板部はＳｉＣから成り、前記成長層はＳｉから成り、前記第二の領域は、前記第二の領域と同じ導電型の部分の前記基板部と接触され、前記第一、第二の領域間を流れる電流は、前記基板部を流れるように構成されたトランジスタを製造する製造方法であって、前記成長層は、前記基板部上にＳｉエピタキシャル層を成長させて形成し、前記第一、第二の領域は前記成長層内に前記第一導電型を示す不純物を含有させて形成し、前記チャネル領域は前記成長層内に前記第一又は第二導電型を示す不純物を含有させて形成するトランジスタの製造方法である。
また、本発明は、前記成長層を形成する前に、前記基板部の一部の中に、前記チャネル領域と同じ導電型の不純物を拡散させ、前記チャネル領域と接触して前記チャネル領域と同じ導電型の接続領域を形成しておき、前記接続領域と前記第一の領域の少なくとも一部表面を露出させ、前記ゲート電極と絶縁された第一の電極を、前記接続領域表面と前記第一の領域表面に形成し、前記接続領域と前記第一の領域とを電気的に短絡させるトランジスタの製造方法である。
また、本発明は、前記基板部の前記第一の電極が設けられた面とは反対側の面に第二の電極を設け、前記第一、第二の電極間を流れる電流が、前記第一、第二の領域間を流れるようにするトランジスタの製造方法である。
また、本発明は、前記成長層は、複数個の前記トランジスタの前記基板部を含むＳｉＣウェハの表面に形成するトランジスタの製造方法である。
また、本発明は、前記基板部に孔を形成し、前記成長層は前記孔の内周側面に形成するトランジスタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
ＳｉＣ−パワーＭＯＳトランジスタにおいてゲート直下のチャネル形成部分をＳｉで形成することによってゲート絶縁膜界面に発生する界面準位を低減し良好な特性を発揮するＳｉＣパワーＭＯＳトランジスタを得る。
Ｓｉパワーデバイスと比較した場合、Ｓｉパワーデバイスよりも低損失、高速スイッチング、高温環境での安定動作が可能なパワーデバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】(Ａ)〜(Ｅ)：本発明の第一例のトランジスタの製造工程を説明するための図(１)
【図２】(Ｆ)〜(Ｈ)：本発明の第一例のトランジスタの製造工程を説明するための図(２)
【図３】(Ａ)〜(Ｄ)：本発明の第二例のトランジスタの製造工程を説明するための図(１)
【図４】(Ｅ)〜(Ｈ)：本発明の第二例のトランジスタの製造工程を説明するための図(２)
【図５】(Ｉ)〜(Ｋ)：本発明の第一例のトランジスタの製造工程を説明するための図(３)
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜トランジスタの構造＞
図２(Ｈ)の符号１は、本発明の第一例の電界効果トランジスタを示しており、図５(Ｋ)の符号２は、本発明の第２例のトランジスタを示している。保護膜やパッケージなど、動作説明に不要な部品は省略してある。
【００１３】
本発明のトランジスタ１，２は、ＳｉＣ結晶から成る半導体の基板部１００、２００を有している。
ｐ型の導電型とｎ型の導電型は、いずれか一方を第一導電型、他方を第二導電型として下記に説明するが、図中及び下記説明では、第一導電型がｎ型、第二導電型がｐ型としている。
【００１４】
第一例のトランジスタ１では、図１(Ｃ)に示すように、後述の接続領域１３１ａを含む基板部１００の表面にＳｉから成る成長層１２０が形成され、第二例のトランジスタ２では、図４(Ｆ)に示すように、基板部２００に形成された孔２４０の内周面にＳｉから成る成長層２２０が形成されている。
【００１５】
成長層２２０が形成される内周面は、後述のコンタクト領域２１０と接続領域２３１ａ、２３１ｂとを含み、それら表面が露出する基板部２００の内周面であり、孔２４０の底面と基板部２００の表面にも成長層２２０は形成される。
【００１６】
第一例のトランジスタ１では、図１(Ｃ)で形成された成長層１２０は第二導電型であり、第一導電型の不純物が拡散されて成長層１２０の一部が、第一導電型である第一、第二の領域１１１、１１３にされ、成長層１２０の他の部分には第一の不純物は導入されず、第一又は第二導電型のチャネル領域１１２(ここでは、チャネル領域１１２は、第一の領域１１１とは反対の導電型（第二導電型)である第二導電型である)と、成長層１２０から成る接続領域１３１ｂにされている。
【００１７】
第二例のトランジスタ２では、図４(Ｆ)で形成された成長層２２０は第一導電型であり、孔２４０の内周側面上の一部に第二導電型の不純物を拡散させてチャネル領域２１２にされ、他の第一導電型の部分が、第一、第二の領域２１１，２１３にされている。
第一例、第二例とも、第一の領域１１１，２１１と第二の領域１１３，２１３とは離間しており、チャネル領域１１２，２１２は第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３と接触している。
【００１８】
第一、第二例のトランジスタ１，２の基板部１００，２００は、第一、第二の領域１１１、２１１、１１３、２１３と同じ導電型で、第一の領域１１１、２１１よりも高抵抗のドリフト領域１１４，２１４を有しており、ドリフト領域１１４、２１４が、第二の領域１１３、２１３と接触しており、また、基板部１００、２００のうち、チャネル領域１１２，２１２が接触する部分は、チャネル領域１１２，２１２と同じ導電型の接続領域１３１ａ，２３１ａにされている。
【００１９】
チャネル領域１１２，２１２の表面にはチャネル領域１１２，２１２と接触してゲート絶縁膜１０９，２０９が配置されている。
ゲート絶縁膜１０９，２０９のチャネル領域１１２，２１２との接触面とは反対側の面には、導電性を有するゲート電極１２２，２２２が配置されている。
【００２０】
ゲート絶縁膜１０９，２０９は、チャネル領域１１２，２１２を中央にして、一端が第一の領域１１１，２１１の表面と接触し、他端が第二の領域１１３，２１３の表面と接触しており、第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３との間に電圧が印加された状態で、ゲート電極１２２，２２２に、チャネル領域１１２，２１２のゲート絶縁膜１０９、２０９側の表面に、第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３と同じ導電型の導電性の誘起層が誘起される極性のゲート電圧を印加すると、形成された誘起層によって第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３間が、誘起さておらず、高抵抗のチャネル領域１１２，２１２で接続されているとき(第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３とチャネル領域１１２，２１２とが同じ導電型のとき)、又は、チャネル領域１１２，２１２と第二の領域１１３，２１３との間のｐｎ接合で分離されているときよりも低抵抗で接続され、第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３の間に電流が流れるようになっている。
【００２１】
第二の領域１１３，２１３は、ドリフト領域１１４，２１４の片面側に接触し、ドリフト領域１１４、２１４の反対側の面は、高濃度層１１５，２１５に接触されている。
高濃度層１１５、２１５は、ドリフト領域１１４、２１４と同じ導電型又は反対の導電型であり、この第一、第二例では同じ導電型であって、高濃度層１１５，２１５には、第二の電極１２３，２２３が配置されている。
【００２２】
第一、第二の電極１２１、２２１、１２３、２２３間に電圧を印加すると、第一の電極１２１、２２１の電圧は第一の領域１１１、２１１に印加され、第二の電極１２３、２２３の電圧は、高濃度層１１５、２１５とドリフト領域１１４、２１４を介して第二の領域１１３、２１３に印加される。従って、第一、第二の電極１２１、２２１、１２３、２２３間の電圧は第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３間に印加され、電流は、第一の領域１１１と、誘起層と、第二の領域１１３、２１３と、ドリフト領域１１４，２１４と、高濃度層１１５、２１５とを通って第一、第二の電極１２１、２２１、１２３、２２３間を流れる。
【００２３】
ドリフト領域１１４，２１４はＳｉＣであり、電子又は正孔の移動速度が速いから、スイッチング速度が速く、また、アバランシェ耐圧が高いから、高耐圧の素子が得られ、ドリフト領域１１４，２１４は、電流が流れる部分の距離を短くできるから、低抵抗にすることができる。
【００２４】
特に、本発明のトランジスタ１，２では、第二の領域１１３，２１３を低抵抗にしておくと、電流は第二の領域１１３，２１３を流れてドリフト領域１１４，２１４に流出又はドリフト領域１１４，２１４を流れた電流が第二の領域１１３，２１３に流入するから、低抵抗である。
【００２５】
上記成長層１２０、２２０は、ＳｉＣから成る基板部１００、２００上に、ヘテロエピタキシャル成長されたＳｉ単結晶層であり、結晶欠陥が無く、欠陥を原因とする電気的不良はＳｉＣによってチャネル領域１１２、２１２を形成させる場合よりも少なくなっている。
【００２６】
また、基板部１００、２００のうち、チャネル領域１１２、２１２が接触する部分には、接触するチャネル領域１１２、２１２と同じ導電型である接続領域１３１ａ、２３１ａが形成されており、チャネル領域１１２、２１２は、基板部１００、２００のうちのチャネル領域１１２、２１２とは反対の導電型の部分には接触しないようにされている。
【００２７】
チャネル領域１１２、２１２と接触する接続領域１３１ａ、２３１ａは、第一例では成長層１２０のうちの第二導電型にされた接続領域１３１ｂに接続され、又は、第二例では基板部２００表面のうちの第二導電型にされた接続領域２３１ｂに接続されており、それらの接続領域１３１ｂ、２３１ｂの表面と第一の領域１１１、２１１の表面とに、第一の電極１２１、２２１が形成され、第一の領域１１１、２１１と、接続領域１３１ａ、１３１ｂ、２３１ａ、２３１ｂとは、第一の電極１２１、２２１によって短絡されて同電位になるようにされている。
【００２８】
第二例では、成長層２２０は孔２４０の内部側面に形成されており、成長層２２０の一部である第一の領域２１１とチャネル領域２１２と第二の領域２１３とは、この順序で孔２４０の開口側から底面側に向けて配置されている。
内部側と表面側の接続領域２３１ａ、２３１ｂは互いに接触しており、内部側の接続領域２３１ａがチャネル領域２１２に接触し、表面側の接続領域２３１ｂが第一の電極２２１と接触し、第二の領域２１３はドリフト領域２１４と接触している。
【００２９】
＜第一例のトランジスタの製造工程＞
ＳｉＣ結晶の基板部やＳｉ結晶の成長層を不純物導入の対象とし、第一導電型の不純物又は第二導電型の不純物を導入する場合は、先ず、導入の対象とした結晶上に、不純物の注入を遮蔽するマスク用薄膜を形成し、マスク用薄膜に開口を形成した後、不純物のイオンを照射し、その開口から開口底面の導入対象の結晶中にイオンを注入した後、熱処理によってアニールや拡散を行って形成することができるが、下記製造工程の説明中では、具体的な工程の説明は省略する。
【００３０】
図１(Ａ)の符号１００は、ＳｉＣ結晶から成る板状の基板部であり、第一導電型である高濃度層１１５と、高濃度層１１５よりも低濃度である第一導電型の高抵抗層１４１を有している。
基板部１００は、高濃度層１１５と、高濃度層１１５に接触した高抵抗層１４１との二層構造になっている。
【００３１】
高抵抗層１４１は、高濃度層１１５表面にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長法によって形成して基板部１００としてもよいし、高抵抗層１４１から成る基板の裏面に不純物拡散によって高濃度層１１５を形成してもよい。
基板部１００は板状であり、図２（Ｈ）に示すトランジスタ１が複数個形成された後、切断されて各トランジスタ１が個別に分離されるようになっている。
【００３２】
第一例のトランジスタ１の製造方法について説明すると、図１(Ａ)に示すように、高抵抗層１４１の表面は露出されており、上記のように、開口を有するマスク用薄膜を配置してイオン注入を行うことなどにより、その一部に第二導電型の不純物を導入し、高抵抗層１４１を部分的に第二導電型にして、図１（Ｂ）に示すように、一乃至複数個の第二導電型の接続領域１３１ａを形成する。他の部分は高抵抗層１４１の導電型のままであり、抵抗値が高いドリフト領域１１４とする。接続領域１３１ａとドリフト領域１１４との間にはｐｎ接合が形成される。
【００３３】
次に、基板部１００の接続領域１３１ａが形成された面を露出させてその表面に、第二導電型の不純物を含有させながら、シリコン単結晶をエピタキシャル成長させ、図１(Ｃ)に示すようにＳｉ結晶から成り、第二導電型の成長層１２０を形成する。
成長層１２０には、接続領域１３１ａと接触する部分と、ドリフト領域１１４に接触する部分とがあり、図１(Ｄ)に示すように、ドリフト領域１１４と接触する部分に第一導電型の不純物を導入し、成長層１２０内に第一導電型の第二の領域１１３を形成する。
【００３４】
次に、第二の領域１１３を形成したときよりも多量の第一導電型の不純物を、接続領域１３１ａ上の成長層１２０であって、第二の領域１１３から離間した位置に導入し、図１(Ｅ)に示すように、不純物量が多い第一導電型の第一の領域１１１を形成する。
このとき、接続領域１３１ａ上の成長層１２０のうち、第一導電型の不純物が導入されなかった部分は、チャネル領域１１２と接続領域１３１ｂとして導電型を変化させずに残す。チャネル領域１１２と接続領域１３１ｂとは、接触していてもよいし、第一の領域１１１によって分離されていてもよい。
【００３５】
この状態では、基板部１００の片面は成長層１２０で覆われており、成長層１２０上に絶縁膜を形成し、絶縁膜をパターニングし、残存する絶縁膜によって、図２（Ｆ）に示すように、チャネル領域１１２上にゲート絶縁膜１０９を形成する。
チャネル領域１１２は一端で第一の領域１１１と接触し、他端で第二の領域１１３と接触しており、このゲート絶縁膜１０９は、第一の領域１１１上から、チャネル領域１１２上を通って、反対側に位置する第二の領域１１３上まで延ばされている。
【００３６】
この状態では、ゲート絶縁膜１０９の表面と、第一の領域１１１の表面と、接続領域１３１ｂの表面とは露出しており、露出する表面に金属薄膜を形成し、パターニングし、図２（Ｇ）に示すように、金属薄膜の残部からゲート絶縁膜１０９上にゲート電極１２２を形成し、第一の領域１１１と接続領域１３１ｂ上に第一の電極１２１を形成する。
【００３７】
基板部１００の表面のうち、電極１２１、１２２が位置する表面の反対側の表面に、高濃度層１１５を露出させ、図２（Ｈ）に示すように、高濃度層１１５表面に金属薄膜から成る第二の電極１２３を形成すると、本発明のトランジスタ１が得られる。
第一、第二の電極１２１、１２３と、第一の領域１１１、接続領域１３１ｂ、高濃度層１１５とは、オーミック接続されている。
【００３８】
＜第二例のトランジスタの製造工程＞
図３(Ａ)の符号２０１は、ＳｉＣ結晶から成る板状の基板部であり、上記第一例と同様に、第一導電型であるＳｉＣの高濃度層２１５と、高濃度層２１５よりも低濃度で、第一導電型のＳｉＣの高抵抗層２４１を有している。
高濃度層２１５と、高抵抗層２４１とは互いに接触しており、二層構造になっている。ここでは、高抵抗層２４１は、ＳｉＣ結晶から成る高濃度層２１５表面にＳｉＣ結晶がエピタキシャル成長法によって形成されて高抵抗層２４１とされている。
【００３９】
この高抵抗層２４１の表面に、第二導電型のＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させ、図３（Ｂ）に示すように、第二導電型の接続領域２３１ａを形成し、次いで、接続領域２３１ａの表面にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させ、図３（Ｃ）に示すように、第一導電型のコンタクト領域２１０を形成すると、第一導電型の高濃度層２１５、第一導電型の高抵抗層２４１、第二導電型の接続領域２３１ａ、第一導電型のコンタクト領域２１０とが積層された基板部２００が得られる。
【００４０】
次に、コンタクト領域２１０の表面から、コンタクト領域２１０内に部分的に第二の導電型の不純物を注入し、同図（Ｄ）に示すように、コンタクト領域２１０内に、第２導電型の接続領域２３１ｂを形成する。
この接続領域２３１ｂの下方には、エピタキシャル成長によって形成された接続領域２３１ａが配置されており、コンタクト領域２１０内の接続領域２３１ｂを上部、その下方の接続領域２３１ａを下部とすると、上部の接続領域２３１ｂでは、コンタクト領域２１０の厚みよりも深く第二の導電型の不純物が拡散されており、従って、上部の接続領域２３１ｂは、その底面で、下部の接続領域２３１ａと接触して電気的に互いに接続されている。
【００４１】
次いで、図４（Ｅ）に示すように、基板部２００に、底面が高抵抗層２４１内に孔２４０を形成する。この孔２４０の深さは、コンタクト領域２１０と下部の接続領域２３１ａの合計の厚さよりも深くされており、孔２４０形成後の高抵抗層２４１の残部をドリフト領域２１４とすると、孔２４０の底面はドリフト領域２１４中にあり、底面にはドリフト領域２１４が露出している。
【００４２】
孔２４０は、開口よりも広いコンタクト領域２１０の部分に形成されており、コンタクト領域２１０とその下部の接続領域２３１ａは、孔２４０の形成によって部分的に除去され、孔２４０の内周面の上部にコンタクト領域２１０がリング状に露出し、その下部には接続領域２３１ａとドリフト領域２１４とがこの順序でそれぞれリング状に露出されている。
【００４３】
次に、基板部２００の孔２４０が形成された表面に、不純物を添加せずにＳｉ結晶層をヘテロエピタキシャル成長させ、図４（Ｆ）に示すように、ノンドープのＳｉ単結晶層から成る成長層２２０を形成する。成長層２２０の厚みは、孔２４０内が埋まらない厚さにする。
次に、孔２４０の外部の成長層２２０を除去し、図４（Ｇ）に示すように、孔２４０の内周面及び底面とに成長層２２０を残存させる。
【００４４】
この成長層２２０は、孔２４０の内周面上部で不純物が高濃度である第一導電型のコンタクト領域２１０に接触し、その下の内周面で第二導電型の接続領域２３１ａに接触し、孔２４０の内周面の接続領域２３１ａよりも下方位置で、第一導電型のドリフト領域２１４に接触しており、その状態で熱処理がされると、成長層２２０内には、コンタクト領域２１０に接触する部分とドリフト領域２１４に接触する部分に、コンタクト領域２１０とドリフト領域２１４から第一導電型の不純物がそれぞれ拡散される。また、成長層２２０のうち、接続領域２３１ａに接触する部分には、接続領域２３１ａから第二導電型の不純物が拡散される。
【００４５】
その結果、図４（Ｈ）に示すように、成長層２２０の、コンタクト領域２１０に接触する部分は第一導電型の第一の領域２１１になり、接続領域２３１ａに接触する部分は第二導電型のチャネル領域２１２になり、ドリフト領域２１４に接触する部分は第一導電型の第二領域２１３になる。
【００４６】
次に、孔２４０が位置する側の基板部２００及び成長層２２０の表面に絶縁膜を形成した後、孔２４０の内部を残して孔２４０外部の絶縁膜を除去すると、図５（Ｉ）に示すように、絶縁膜の残存部分から成るゲート絶縁膜２０９が孔２４０内の成長層２２０の表面上に形成される。
【００４７】
このゲート絶縁膜２０９及び成長層２２０は、孔２４０を充填しない厚みに形成され、孔２４０の内部には空孔２４２が残される。この空孔２４２の側面及び底面には、ゲート絶縁膜２０９が露出し、基板部２００の表面には、上部の接続領域２３１ｂとコンタクト領域２１０の表面が露出されている。
【００４８】
次に、基板部２００の孔２４０が形成された側の表面に金属薄膜を形成し、空孔２４２をこの金属薄膜で充填した後、孔２４０内部と、孔２４０の外部の一部分とを残して金属薄膜を部分的に除去すると、図５（Ｊ）に示すように、孔２４０内を充填する金属薄膜から成るゲート電極２２２と、上部の接続領域２３１ｂの表面とコンタクト領域２１０の表面とに接触した金属薄膜から成る第一の電極２２１が形成される。
第一の電極２２１と接触するコンタクト領域２１０と接続領域２３１ｂは、不純物濃度が高いので、第一の電極２２１との間はオーミック接続される。
【００４９】
接続領域１３１ａ、２３１ａがチャネル領域１１２、２１２に接触することで、チャネル領域１１２、２１２が、接続領域１３１ｂ、２３１ｂとオーミック接続された第一の電極１２１、２２１に電気的に接続されて電位が安定しており、チャネル領域１１２、２１２は、ゲート絶縁膜２０９に接触した部分に第一導電型の誘起層が形成され、その誘起層によって、第一の領域２１１と第二の領域２１３とが低抵抗で接続される。
【００５０】
なお、上記成長層１２０、２２０の膜厚は、誘起層(チャネル）が形成されるのに充分な厚さであれば良く、１０ｎｍ〜１μｍの厚さでよい。
上記の不純物のうち、ｐ型の領域を形成する不純物としては、ＡｌやＢを用いることができる。
また、ｎ型の領域を形成する不純物としては、ＰやＮ等を用いることができる。
【００５１】
上記ゲート絶縁膜１０９、２０９の形成工程はＳｉのＭＯＳトランジスタを製造する際の、Ｓｉ基板を酸化してＳｉ酸化膜から成るゲート絶縁膜を形成する手順と同じ手順で形成することができる。要するに、本発明のゲート絶縁膜形成工程は、従来のＳｉのＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜形成工程と同じ工程で良い。従って、厚さ１ｎｍ〜５０ｎｍ程度のＳｉ酸化膜から成るゲート絶縁膜１０９、２０９を７００〜１０００℃程度の酸化温度で形成することができる。
【００５２】
なお、第一例では、第二導電形の成長層１２０をエピタキシャル成長で形成したが、低濃度の第一導電型の成長層１２０をＳｉエピタキシャル成長で形成し、第一、第二導電型の不純物を注入・拡散し、第一、第二の領域１１１，２１１，１１３，２１３やチャネル領域１１２を形成してもよい。
【００５３】
また、第一、第二の領域１１１、１１３を別の工程で形成したが、同一工程で一緒に形成してもよい。
第二例で、孔２４０はＵ字型又はコ字型であったが、Ｖ字型であってもよい。孔２４０は、細長の溝や、開口が円や四角の点在する穴であってもよい。
成長層２２０は、成長層２２０のＳｉエピタキシャル成長の際に第二導電型又は第一導電型の不純物が少量添加されていてもよい。
【００５４】
なお、本発明のトランジスタは、第一、第二の領域１１１、２１１、１１３、２１３は同じ導電型であるが、チャネル領域１１２、２１２は、第一、第二の領域１１１、２１１、１１３、２１３と同じ導電型であっても、第一、第二例のトランジスタ１、２の図示した導電型のように異なる導電型であってもよいが、同じ導電型であると第一、第二の領域１１１、２１１、１１３、２１３間は遮断時にもチャネル領域１１２、２１２によって接続されて電流が流れるのに対し、異なる導電型であった場合には遮断時には第二の領域１１３、２１３及びドリフト領域１１４、２１４とチャネル領域間が逆バイアスされたｐｎ接合で分離されるから、リーク電流が小さくなる。従って、異なる導電型がパワートランジスタには望ましい。
【００５５】
＜成長層の形成工程＞  
成長層１２０、２２０の形成工程について説明する。
ＳｉＣ基板は、複数のトランジスタの基板部１００、２００を含んでおり、ＳｉＣ基板の表面に、Ｃ偏析（局所的に炭素リッチな部分がある）があると、基板部１００表面、又は、基板部２００表面及び孔２４０の内周面に成長層１２０、２２０を形成する際の欠陥準位の原因となり理論値とずれが生じるものと考えられる。
【００５６】
そのため、Ｓｉエピタキシャル層の成長の初期にはＣを分散させつつ、徐々にＣの含有量を低下させ、ＳｉＣからＳｉに遷移する遷移層を形成し、遷移層上に成長層１２０、２２０を形成することが望ましい。さらには、このＣ含有量が減少しながら含有される遷移層は膜厚の薄いことが望ましい。
【００５７】
Ｓｉエピタキシャル成長（ＣＶＤ）の初期においてＣ含有ガス（Ｃ含有ガスとは、ここではＣＨ4やＣ2Ｈ6等の化学構造中に炭素原子を有するガスであり、炭素と水素だけを化学構造中に含むガスが望ましい）を添加しながらＳｉエピタキシャル層の成長に伴い、徐々にＣ含有ガスの流量を減らすことにより、欠陥準位が低減した遷移層がＳｉＣ基板の表面、又はＳｉＣ基板表面及び孔２４０の内周面に形成される。
【００５８】
しかしながら、熱ＣＶＤ法によるＳｉエピタキシャル成長では、ＳｉＣ基板の表面や孔２４０の内周面上でＣ偏析を分散させるエネルギーはないため、Ｓｉエピタキシャル成長の初期段階においては、Ｃ含有ガスの導入と共に、Ｃ含有ガスをイオン化してＳｉＣ基板の表面に入射させるミキシングを併用することで、より効果がある。
【００５９】
イオン照射については、不純物をＳｉ基板やＳｉＣ基板内に注入する通常のイオン注入電圧では打ち込みのエネルギーが高すぎるため、表面上及び内周面上での拡散よりもむしろＳｉＣ基板にＣが打ち込まれ、その結果、ＳｉＣ基板内部の格子欠陥が増加し、期待するミキシングの効果が得られない。その場合、再結晶化のためには高温アニールが必要となり、工程が増加する。
【００６０】
本発明では、Ｃ含有ガスとＳｉエピタキシャル層の原料ガスを導入しながらＣリッチなＳｉＣ基板表面を比較的低エネルギー（数ｅＶ〜数１００ｅＶ）のＣ含有ガス、より好ましくは数十〜百ｅＶのイオンで照射し、界面のＣ偏析を緩和しながら、Ｃ含有ガスとＳｉエピタキシャル層の原料ガスを導入し、Ｃ含有量が成長層１２０、２２０側に近くなるに連れて小さくなるＳｉエピタキシャル層(シリコン単結晶層)である遷移層を形成する。
【００６１】
なお、遷移層を形成する際には、所定時間経過後、遷移層の形成終了前にイオン照射を終了させる。Ｃ含有ガスの導入量は漸減させ、導入を終了させると遷移層の形成が終了し、Ｓｉエピタキシャル層の導入を継続させると、遷移層の表面にＳｉエピタキシャル層から成る成長層１２０、２２０を形成することができる。
【００６２】
成長層がノンドープの場合を除き、成長層を第一又は第二の導電型にする場合は、遷移層の形成開始から成長層の形成終了まで、第一又は第二の導電型の不純物を含むガスをＳｉエピタキシャル層の原料ガスと共に導入すればよい。
【００６３】
また、結晶構造の異なるヘテロ界面においては、エピタキシャル成長する層に金属イオン（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｍｎ）を添加することで欠陥に起因する準位が変わることから、遷移層の形成初期においてＣイオンに対し僅かに金属イオンを混合することも効果がある。
【符号の説明】
【００６４】
１、２……トランジスタ
１００、２００……基板部
１０９、２０９……ゲート絶縁膜
１１１、２１１……第一の領域
１１２、２１２……チャネル領域
１１３、２１３……第二の領域
１２０、２２０……成長層
１２１、２２１……第一の電極
１２２、２２２……ゲート電極
１２３、２２３……第二の電極
１３１ａ、１３１ｂ、２３１ａ、２１３ｂ……接続領域
２４０……孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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