[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201380014865.7
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN104205346B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 櫛田知義;榊裕之;大森雅登
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;學校法人豐田學園
• 主分類號: H01L29/92
• 分類號: H01L29/92;H01L29/15;H01L29/20;B82Y10/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 顧晉偉,董文國

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置。具體地，本發明涉及形成于半導體基板中的半導體裝置，例如電容器等。

背景技術

日本公開特許公報第2005-19598號(JP?2005-19598A)描述了一種在通過電容絕緣膜隔離的半導體層中積累電荷的電容器。為了在不增加電容器在半導體基板的平面區域中占據的面積的情況下增加電容器的電容，JP?2005-19598A沿半導體基板的深度方向設置了積累電荷的部分。

在如JP?2005-19598A中的通過電容絕緣膜隔離的半導體層中積累電荷的電容器中，電容絕緣膜、半導體膜等的構造需要制作成薄膜構造以便于進一步減小電容器的尺寸并且增加電容器的電容。然而，如果構造變薄，則絕緣膜和/或半導體層中的缺陷變得更容易發生。因而，不容易得到小尺寸和高容量的電容器。

發明內容

根據本發明的第一方面的半導體裝置包括：層疊結構，其中交替地層疊有至少一個窄帶隙層和至少一個寬帶隙層，所述至少一個窄帶隙層由與沿第一方向或與第一方向相反的方向與所述窄帶隙層相鄰的層的材料相比具有較窄的帶隙的材料形成，所述至少一個寬帶隙層由與沿第一方向或與第一方向相反的方向與所述寬帶隙層相鄰的層的材料相比具有較寬的帶隙的材料形成，所述層疊結構包括至少一個雙接合結構，所述雙接合結構具有第一接合部和第二接合部，在第一接合部處寬帶隙層和窄帶隙層沿第一方向依次層疊并彼此接合，在第二接合部處窄帶隙層和寬帶隙層沿第一方向依次層疊并彼此接合，并且所述至少一個雙接合結構中的每一個均包括至少一個由具有負固定電荷的第一區和具有正固定電荷的第二區構成的對；第一導電型的第一電極半導體層，所述第一電極半導體層沿與第一方向相交的第二方向延伸并且接合至所述層疊結構中的每一個窄帶隙層和所述層疊結構中的每一個寬帶隙層；以及第二導電型的第二電極半導體層，所述第二電極半導體層沿與第一方向相交的第三方向延伸并且接合至所述層疊結構中的每一個窄帶隙層和所述層疊結構中的每一個寬帶隙層，其中第一區沿第一方向較靠近第一接合部而較不靠近寬帶隙層的中心位置，并且第二區沿第一方向較靠近第二接合部而較不靠近寬帶隙層的中心位置。

根據本發明的第二方面的半導體裝置包括：層疊結構，其中交替地層疊有至少一個窄帶隙層和至少一個寬帶隙層，所述至少一個窄帶隙層由與沿第一方向或與第一方向相反的方向與窄帶隙層相鄰的層的材料相比具有較窄的帶隙的材料形成，并且所述至少一個寬帶隙層由與沿第一方向或與第一方向相反的方向與寬帶隙層相鄰的層的材料相比具有較寬的帶隙的材料形成，所述層疊結構包括至少一個雙接合結構，所述雙接合結構具有第一接合部和第二接合部，在第一接合部處寬帶隙層和窄帶隙層沿第一方向依次層疊并彼此接合，在第二接合部處窄帶隙層和寬帶隙層沿第一方向依次層疊并彼此接合，并且包括有至少一個由具有負固定電荷的第一區和具有正固定電荷的第二區構成的對；肖特基電極層，所述肖特基電極層沿與第一方向相交的第二方向延伸并且肖特基接合至所述層疊結構中的每一個窄帶隙層和所述層疊結構中的每一個寬帶隙層；以及電極半導體層，所述電極半導體層沿與第一方向相交的第三方向延伸并且接合至所述層疊結構中的每一個窄帶隙層和所述層疊結構中的每一個寬帶隙層，其中第一區沿第一方向較靠近第一接合部而較不靠近寬帶隙層的中心位置，并且第二區沿第一方向較靠近第二接合部而較不靠近寬帶隙層的中心位置。

在本發明的上述方面中，由負固定電荷誘導的空穴的濃度與由正固定電荷誘導的電子的濃度之間的差為如下濃度差：所述濃度差使得當在第一電極半導體層和第二電極半導體層之間施加電壓時只有空穴或只有電子缺失。

在上述方面中，半導體裝置可以為電能存儲半導體裝置。

在上述方面中，第一區可以通過將負固定電荷摻雜到在第一接合部處接合的寬帶隙層中來形成，以及第二區可以通過將正固定電荷摻雜到在第二接合部處接合的寬帶隙層中來形成。

在上述方面中，第一區的負固定電荷和第二區的正固定電荷可以包括通過自發極化和壓電極化中至少之一產生的極化電荷。

在上述方面中，第一區的負固定電荷和第二區的正固定電荷可以包括被摻雜的固定電荷和通過自發極化和壓電極化中至少之一產生的極化電荷兩者。