DE60033656T2 - Halbleiteranordnung - Google Patents

Halbleiteranordnung Download PDF

Info

Publication number
DE60033656T2
DE60033656T2 DE60033656T DE60033656T DE60033656T2 DE 60033656 T2 DE60033656 T2 DE 60033656T2 DE 60033656 T DE60033656 T DE 60033656T DE 60033656 T DE60033656 T DE 60033656T DE 60033656 T2 DE60033656 T2 DE 60033656T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layers
concentration
layer
doped
undoped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60033656T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60033656D1 (de
Inventor
Toshiya Nara-shi Yokogawa
Kunimasa Ibaraki-shi TAKAHASHI
Osamu Nara-shi KUSUMOTO
Makoto Nara-shi Kitabatake
Takeshi Kyotanabe-shi UENOYAMA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE60033656D1 publication Critical patent/DE60033656D1/de
Publication of DE60033656T2 publication Critical patent/DE60033656T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/15—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. multiple quantum wells, superlattices
    • H01L29/151—Compositional structures
    • H01L29/152—Compositional structures with quantum effects only in vertical direction, i.e. layered structures with quantum effects solely resulting from vertical potential variation
    • H01L29/155—Comprising only semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
    • H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003—Nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
    • H01L29/365—Planar doping, e.g. atomic-plane doping, delta-doping

Landscapes

  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Noodles (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Struktur eines aktiven Bereiches, der insbesondere für den Einsatz in elektronischen Halbleiterbauelementen geeignet ist, die eine hohe Durchschlagspannung aufweisen.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren war eine verstärkte Entwicklung neuer Halbleiterwerkstoffe (einschließlich sogenannter halbisolierender Materialien) zu verzeichnen, mit dem Ziel, Halbleitervorrichtungen mit besonderen Eigenschaften wie beispielsweise Hochfrequenzeigenschaften, lichtemittierenden Eigenschaften und Stehspannungseigenschaften herstellen zu können. Von den Halbleiterwerkstoffen weisen jene mit den sogenannten halbisolierenden Eigenschaften in einem intrinsischem Zustand wie beispielsweise Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Galliumarsenid (GaAs) eine höhere Härte auf und sind Chemikalien gegenüber widerstandsfähiger als Silizium (Si), das der typischste Halbleiterwerkstoff ist, und da diese Halbleiter eine große elektronische Bandlücke haben, stellen sie, so zum Beispiel durch Ausnutzung ihrer hohen Stehspannung, den Einsatz in zukünftigen Anwendungen in elektronischen Bauelementen der nächsten Generation, in Hochfrequenzvorrichtungen und in Vorrichtungen in Aussicht, die bei einer hohen Temperatur betrieben werden.
  • Zu den elektronischen Halbleiterbauelementen, die sich diese große elektronische Bandlücke zu Nutze machen, zählen beispielsweise Schottky-Dioden mit einer hohen Stehspannung, MESFETs (Metal Semiconductor Field Effect Transistors [Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) und MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors [Metallisolator Feldeffekttransistoren].
  • Ein Beispiel einer Schottky-Diode und eines MISFETs werden in diesem Kontext als herkömmliche Beispiele eines elektronischen Halbleiterbauelementes angeführt.
  • 11 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur einer Schottky-Diode unter Verwendung von Siliziumkarbid (SiC) illustriert. Wie dies in 11 dargestellt ist, bezeichnet die Zahl 101 ein n+-SiC-Substrat mit einer ungefähren Dicke von 100 μm, das mit einer hohen Konzentration von Stickstoff (N), bei dem es sich um einen Träger des n-Typs handelt, dotiert worden ist, die Zahl 102 bezeichnet eine n–-SiC-Schicht mit einer ungefähren Dicke von 10 μm, die mit einer geringen Konzentration von Stickstoff (N), bei dem es sich um einen Träger des n-Typs handelt, dotiert worden ist, die Zahl 103 bezeichnet eine Schottky-Elektrode, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht, die Zahl 104 bezeichnet eine Ohmsche Elektrode, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht, und die Zahl 105 bezeichnet eine Schutzringelektrode, die aus Siliziumdioxid SiO2 besteht. Wenn in dieser Diode die Spannung zwischen der Schottky-Elektrode 103 und der Ohmschen Elektrode 104 so angelegt wird, dass die Schottky-Elektrode 103 ein höheres Potenzial als die Ohmsche Elektrode 104 (Durchlassspannung) hat, fließt der Strom zwischen der Schottky-Elektrode 103 und der Ohmschen Elektrode 104, und wenn die Spannung zwischen der Schottky-Elektrode 103 und der Ohmschen Elektrode 104 so angelegt wird, dass die Ohmsche Elektrode 104 ein höheres Potenzial als die Schottky-Elektrode 103 (Sperrspannung) hat, fließt kein Strom zwischen der Schottky-Elektrode 103 und der Ohmschen Elektrode 104. Dies bedeutet, dass die Schottky-Elektrode eine Gleichrichtungscharakteristik aufweist, die es ermöglicht, dass der Strom gemäß dem Anlegen von Durchlassspannung fließt, der Strom jedoch gemäß dem Anlegen von Sperrspannung blockiert wird.
  • Eine Halbleitervorrichtung mit wenigstens einer monoatomaren Schicht aus Dotierungsatomen ist aus dem Dokument US 4.882.609 bekannt. Eine Schottky-Diode, eine zweidimensionale Lochgas-Diode mit Siliziumbarriere mit einfachen oder verbundenen deltadotierten Mulden, ist aus dem Dokument Jpn. J. Appl. Phys., Band 33 (1999), Seiten 2429 bis 2434 bekannt.
  • PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN
  • Dennoch traten im Zusammenhang mit der oben beschriebenen herkömmlichen Schottky-Diode die folgenden Probleme auf.
  • Die Stehspannungseigenschaften in Bezug auf die Sperrspannung sind in der oben beschriebenen herkömmlichen Schottky-Diode sehr stark von der Dotierungskonzentration in der n–-SiC-Schicht 102 abhängig. So muss beispielsweise zum Verbessern der Stehspannung der Schottky-Diode die Dotierungskonzentration der n–-SiC-Schicht 102, die in Kontakt mit der Schottky-Elektrode 103 ist, auf einem niedrigen Niveau gehalten werden. Da jedoch der spezifische Widerstand der n–-SiC-Schicht 102 ansteigt, wenn die Dotierungskonzentration reduziert wird, wird, wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, der Einschaltwiderstand höher. Als Ergebnis dessen steigt der Stromverbrauch an. Aufgrund dieser Wechselbeziehung erwies es sich als schwierig, eine hohe Stehspannung und gleichzeitig einen geringen spezifischen Widerstand zu erzielen.
  • Es ist bekannt, dass diese Probleme nicht nur in Schottky-Dioden sondern auch in MESFETs und in MISFETs auftreten.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch das Schaffen einer neuartigen Struktur zum Aufheben solcher wie die oben beschriebenen Wechselbeziehungen der herkömmlichen elektronischen Bauelemente ein aktives Bauelement zu erhalten, das eine hohe Stehspannung und einen geringen Einschaltwiderstand aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 erfüllt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Mit dieser Struktur treten Quantenzustände in der zweiten Halbleiterschicht aufgrund von Quanteneffekten auf, und es kommt zu einem bestimmten Grad an Verbreiterung der Wellenfunktion der Träger, die in der zweiten Halbleiterschicht vorhanden sind. Dies resultiert in der Diffusion der Träger, so dass die Träger nicht nur in der zweiten Halbleiterschicht sondern auch in der ersten Halbleiterschicht vorhanden sind. Anschließend werden, wenn das Potenzial des aktiven Bereiches erhöht wird und sich die Träger bewegen, die Träger kontinuierlich sowohl in die erste als auch in die zweite Halbleiterschicht eingeführt, und dementsprechend sind die Träger so verteilt, dass sie nicht nur stets in der zweiten Halbleiterschicht sondern auch in der ersten Halbleiterschicht vorhanden sind. In diesem Zustand bewegen sich die Träger nicht nur durch die zweite sondern auch durch die erste Halbleiterschicht, und demzufolge wird der Wert des spe zifischen Widerstandes das aktiven Bereiches reduziert. Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass die Streuung der Fremdione in der ersten Halbleiterschicht abnimmt, kann eine besonders hohe Beweglichkeit der Träger erzielt werden.
  • Im Gegensatz dazu sind in einem Zustand, in dem der gesamte aktive Bereich verarmt ist, keine Träger mehr in dem aktiven Bereich vorhanden, und demzufolge hängen die Stehspannungseigenschaften von der ersten Halbleiterschicht ab, die eine geringe Konzentration von Verunreinigungen enthält, und in dem gesamten aktiven Bereich wird ein hoher Stehspannungswert erzielt. Dies bedeutet, es wird möglich, einen geringen Einschaltwiderstand und gleichzeitig eine hohe Stehspannung der aktiven Bauelemente, wie beispielsweise der Dioden und der Transistoren, in den Halbleitervorrichtungen zu erzielen.
  • Die ersten und die zweiten Halbleiterschichten werden jeweils in einer Vielzahl und abwechselnd in Schichten aufeinander aufgebracht bereitgestellt. Demzufolge ist es möglich, auf eine noch zuverlässigere Art und Weise die Eigenschaften eines geringen Einschaltwiderstandswertes und einer hohen Stehspannung zu erzielen.
  • Die Konzentration von Verunreinigungen für Träger in der ersten Halbleiterschicht beträgt weniger als 1 × 1017 Atome·cm–3, und die Konzentration von Verunreinigungen für Träger in der zweiten Halbleiterschicht beträgt wenigstens 1017 Atome·cm–3.
  • Das Substrat besteht vorzugsweise aus Siliziumkarbid (SiC). Demzufolge ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, die eine Struktur besitzt, welche für ein elektronisches Bauelement, in dem Materialien mit einer großen elektronischen Bandlücke verwendet werden, geeignet ist.
  • Die ersten und die zweiten Halbleiterschichten in dem aktiven Bereich bestehen aus demselben Material. Demzufolge hat die Potenzialbarriere zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht sogar eine noch abgeflachtere Steigung, und demzufolge können in dem aktiven Bereich die Träger leicht in den ersten und den zweiten Halbleiterschichten verteilt werden.
  • Die zweite Halbleiterschicht ist eine SiC-Schicht, und die Dicke der zweiten Halbleiterschicht ist wenigstens eine Monoschicht und beträgt weniger als 20 nm. Demzufolge ist es in einem Betriebszustand auf effektive Art und Weise möglich, die Diffusion der Träger in die erste Halbleiterschicht zu erreichen.
  • Die zweite Halbleiterschicht ist vorzugsweise eine SiC-Schicht, wobei die Dicke der ersten Halbleiterschicht wenigstens 10 nm und höchstens 100 nm beträgt. Demzufolge kann in einem Betriebszustand eine bestimmte Menge an Strom sichergestellt werden.
  • Bei dem Substrat handelt es sich vorzugsweise um eine Halbleiterschicht, die eine hohe Konzentration von Verunreinigungen enthält, wobei der am weitesten oben liegende Abschnitt des aktiven Bereiches aus der ersten Halbleiterschicht besteht und die Halbleitervorrichtung des Weiteren eine Schottky-Elektrode umfasst, die einen Schottky-Kontakt mit einem Abschnitt der oberen Fläche der ersten Halbleiterschicht auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches schafft, und die Halbleitervorrichtung des Weiteren eine Ohmsche Elektrode umfasst, die einen Ohmschen Kontakt mit einem Abschnitt des Substrates schafft. Auf diese Weise ist es durch das sich zu Nutze machen der oben erwähnten Charakteristiken des aktiven Bereiches möglich, eine Schottky-Diode eines vertikalen Typs zu erhalten, die in der Lage ist, während des Betriebes einen geringen spezifischen Widerstand und gleichzeitig eine hohe Stehspannung bei einer Sperrspannung erzielen.
  • Vorzugsweise umfasst die Halbleitervorrichtung des Weiteren eine Schottky-Elektrode, die einen Schottky-Kontakt mit einer ersten seitlichen Fläche der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht des aktiven Bereichs schafft, und vorzugsweise umfasst sie des Weiteren eine Elektrode, die mit einer zweiten seitlichen Fläche der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht des aktiven Bereichs verbunden ist, wobei die zweite seitliche Fläche in einem bestimmten Abstand zu der ersten seitlichen Fläche angeordnet ist. Auf diese Weise ist es durch das sich zu Nutze machen der oben erwähnten Charakteristiken des aktiven Bereiches möglich, eine Schottky-Diode eines horizontalen Typs zu erhalten, die in der Lage ist, während des Betriebes einen geringen spezifischen Widerstand und gleichzeitig eine hohe Stehspannung bei einer Sperrspannung erzielen.
  • In dem oben beschrieben Fall hat die Halbleitervorrichtung vorzugsweise eine Struktur, die des Weiteren eine dotierte Schicht für Zuleitungen umfasst, die ausgebildet wird, indem eine hohe Konzentration an Verunreinigungen in einen Bereich des aktiven Bereiches eingebracht wird, der sich in einem bestimmten Abstand zu der ersten seitlichen Fläche der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleitschicht befindet, und wobei die Elektrode in Ohmschen Kontakt mit der dotierten Schicht für Zuleitungen ist.
  • Vorzugsweise besteht der am weitesten oben liegende Abschnitt des aktiven Bereiches aus der ersten Halbleiterschicht, und die Halbleitervorrichtung umfasst des Weiteren eine Schottky-Gateelektrode, die in Schottky-Kontakt mit einem Abschnitt der oberen Fläche der ersten Halbleiterschicht auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches ist, sowie Source- und Drain-Elektroden, die auf dem aktiven Bereich bereitgestellt sind und die Schottky-Gateelektrode zwischen sich eingebettet haben, und die mit dem aktiven Bereich verbunden sind. Auf diese Weise ist es durch das sich zu Nutze machen der oben erwähnten Charakteristiken des aktiven Bereiches möglich, einen MESFET zu erhalten, der in der Lage ist, einen geringen Stromverbrauch, eine hohe Stehspannung und eine hohe Verstärkung zu erzielen.
  • In diesem Fall hat die Halbleitervorrichtung vorzugsweise eine Struktur, die zwei dritte Halbleiterschichten umfasst, die auf dem aktiven Bereich bereitgestellt sind und die die Schottky-Gateelektrode zwischen sich eingebettet haben, und die eine hohe Konzentration von Verunreinigungen enthalten, wobei die Source- und Drain-Elektroden in Ohmschen Kontakt mit den dritten Halbleiterschichten sind. Auf diese Weise ist es möglich, einen MESFET zu erhalten, der eine Struktur mit vertieft liegendem Gate aufweist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Kristallwachstumsapparates zum Bilden einer dünnen Schicht, die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, darstellt.
  • 2 ist ein Diagramm, das die Änderung der Spitzenkonzentration von Trägern und der Trägerbeweglichkeit in der n-dotierten Schicht zeigt, wenn die Impulsdauer geändert wird.
  • Die 3(a) bis 3(c) sind Querschnittsdarstellungen, die das Verfahren zum Aufwachsen einer Halbleiterschicht in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 4 ist ein Diagramm, dass die Verteilung der Dotierungskonzentration in der Tiefenrichtung des aktiven Bereiches illustriert, der in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
  • 5(a) ist ein Diagramm, das schematisch die Beziehung zwischen dem Konzentrationsprofil von Stickstoff und der Trägerverteilung in der Tiefenrichtung des aktiven Bereiches in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und 5(b) ist ein Ausschnitt eines Banddiagramms, das die Form der Leitungsbandkante entlang der Tiefenrichtung dieses aktiven Bereiches zeigt.
  • 6 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur einer Schottky-Diode in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Die 7(a1) bis 7(c2) sind Energiebanddiagramme, die die Änderung der Form der Leitungsbandkante aufgrund von Änderungen der Vorspannung für die Schottky-Diode des zweiten Ausführungsbeispiels und für eine herkömmliche Schottky-Diode darstellen.
  • 8 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur einer Schottky-Diode in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Die 9(a1) bis 9(c3) sind Energiebanddiagramme, die die Änderung der Form der Leitungsbandkante aufgrund von Änderungen der Vorspannung für die Schottky-Diode in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und für eine herkömmliche Schottky-Diode zeigen.
  • 10 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur eines MESFETs in Übereinstimmung mit dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur einer herkömmlichen Schottky-Diode zeigt, in der Siliziumkarbid (SiC) verwendet wird.
  • 12 ist ein Diagramm, das die gemessenen Ergebnisse der Strom- und Spannungseigenschaften (I–V) des MESFETs in Übereinstimmung mit den vierten Ausführungsbeispiel darstellt.
  • 13 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Messung mit dem CV-Verfahren der Konzentration von Verunreinigungen in der Schottky-Diode in Übereinstimmung mit einem ersten experimentellen Beispiel darstellt.
  • 14 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Messung des Spektrums der Photoluminiszenz der Bandkante der δ-dotierten Schichten in dem 6H-SiC-Substrat in Übereinstimmung mit dem ersten experimentellen Beispiel darstellt.
  • 15(a) ist ein Graph, der die Temperaturabhängigkeit der Elektronenbeweglichkeit in der 6H-SiC-Schicht in Übereinstimmung mit dem ersten experimentellen Beispiel darstellt, und 15(b) ist ein Graph, der die Temperaturabhängigkeit der Elektronenkonzentration in derselbigen darstellt.
  • 16 ist ein Graph, der die Temperaturabhängigkeit der Elektronenbeweglichkeit in der Probe A und in der Probe B in Übereinstimmung mit dem ersten experimentellen Beispiel darstellt.
  • 17(a) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Bandstruktur der Leitungsbandkante der Probe A in Übereinstimmung mit dem ersten experimentellen Beispiel darstellt, und 17(b) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Verteilung der Trägerkonzentration in derselbigen darstellt.
  • 18(a) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Bandstruktur der Leitungsbandkante der Probe B in Übereinstimmung mit dem ersten experimentellen Beispiel darstellt, und 18(b) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Verteilung der Trägerkonzentration in derselbigen darstellt.
  • 19 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch die Struktur des MESFETs in Übereinstimmung mit dem zweiten experimentellen Beispiel zeigt.
  • 20 ist ein Diagramm, das die Strom- und Spannungseigenschaften (I–V) des MESFETs, der in dem zweiten experimentellen Beispiel hergestellt wird, darstellt.
  • 21 ist ein Graph, der die Abhängigkeit des Gatesperrstroms von der Gate-Source-Sperrspannung in dem MESFET des zweiten experimentellen Beispiels darstellt.
  • 22 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Verbreiterung der Verarmungsschicht während des Anlegens einer Sperrspannung in der in 11 dargestelltem herkömmlichen Schottky-Diode zeigt, in der ein SiC-Substrat verwendet wird.
  • 23 ist ein Querschnittsdiagramm, das die Ausdehnung der Verarmungsschicht während des Anlegens einer Sperrspannung in einer Schottky-Diode darstellt, die durch das Bereitstellen einer einzelnen δ-dotierten Schicht in dem aktiven Bereich hergestellt wird.
  • 24 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Ausdehnung der Verarmungsschicht während des Anlegens einer Sperrspannung in einer Schottky-Diode darstellt, die durch das Bereitstellen einer Vielzahl von δ-dotierten Schichten in dem aktiven Bereich hergestellt worden ist.
  • BESTE ART UND WEISE DES AUSFÜHRENS DER ERFINDUNG
  • 1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Kristallwachstumsapparates zum Ausbilden einer dünnen Schicht, die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, schematisch darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt, enthält dieser vertikale Kristallwachstumsapparat in einer Kammer 1 einen Heizer 4 bestehend aus Kohlenstoff zum Aufwachsen eines Substrates 3, eine Trägerwelle 5 zum Tragen des Heizelementes 4, eine Quarzröhre 2 der Kammer 1 und eine Spule 6, die um die Außenseite der Quarzröhre 2 gewickelt ist, und die dem induktiven Beheizen des Heizelementes 4 mit einem Hochfrequenzstrom dient. Die Quarzröhre 2 besteht beispielsweise aus einer Quarz-Doppelröhre und ist so konfiguriert, dass sie den Durchfluss einer Kühlflüssigkeit ermöglicht. Darüber hinaus wird der Apparat mit einem Gaszuführungssystem 8, in dem beispielsweise verschiedene Gaszylinder zum Zuführen von Gas in die Kammer 1 angeordnet sind, und mit einem Gasablasssystem 15 bereitgestellt, in dem beispielsweise eine Vakuumpumpe zum Entfernen der verschiedenen Gase aus der Kammer 1 angeordnet ist. Das Gaszuführungssystem 8 und die Kammer 1 sind mittels einer Quellengas-Zuführleitung 7 zum Zuführen von Quellengas, einer Verdünnungsgas-Zuführleitung 9 zum Zuführen von Verdünnungsgas wie beispielsweise Wasserstoff und einer Additivgas-Zuführleitung 12 zum Zuführen von Additivgas wie beispielsweise Inertgas oder Dotierungsgas verbunden, und die Quellengas-Zuführleitung 7 und die Verdünnungsgas-Zuführleitung 9 treffen vor der Anschlussstelle zu der Kammer 1 an einer zwischenliegenden Position zusammen. Darüber hinaus sind Durchflussmesser 10 und 11 zum Regulieren der Gasflussrate jeweils in der Quellengas-Zuführleitung 7 und in der Verdünnungsgas-Zuführleitung 9 an Stellen vor dem Zusammenlaufen der Leitungen bereitgestellt. Darüber hinaus sind das Gasablasssystem 15 und die Kammer 1 durch eine Ablassleitung 14 miteinander verbunden, und in der Ablassleitung 14 ist ein Druckregelventil 16 zum Regulieren des Druckes in der Kammer 1 in Abhängigkeit von der Durchflussrate des abgelassenen Gases installiert.
  • Hierbei bestehen die besonderen Leistungsmerkmale des Kristallwachstumsapparates darin, dass ein Impulsventil 20 in der Additivgas-Zuführleitung 12 installiert ist und dass eine Gas-Einlassleitung 13 mit einem Durchmesser von ungefähr 2 cm von dem Ende der Additivgas-Zuführleitung 12 in die Kammer 1 hineinragt, wobei das Ende der Gas-Einlassleitung 13 an einer Stelle eine Öffnung bildet, die sich ungefähr 5 cm oberhalb der oberen Fläche des Substrates 3 befindet.
  • Das Heizelement 4 ist mit einem ungefähr 100 μm dicken Film aus SiC so beschichtet, dass während des Heizens bei hohen Temperaturen keine Entgasung auftritt. Die Dicke dieses SiC-Filmes sollte wenigstens eine Dicke sein, bei der das Auftreten von Entgasung verhindert werden kann.
  • Nach dem Mischen des Quellengases, das durch das Gaszuführungssystem 8 zugeführt wird und durch die Quellengas-Zuführleitung 7 hindurchgeleitet wird, mit dem Verdünnungsgas, das durch das Gaszuführungssystem 8 zugeführt wird und durch die Verdünnungsgas-Zuführleitung 9 hindurchgeleitet wird, werden diese Gase von dem oberen Teil der Kammer 1 aus in die Kammer 1 eingeführt. Hierbei wird die Durchflussrate des Quellengases und des Verdünnungsgases mittels der Durchflussmesser 10 und 11 reguliert.
  • Im Gegensatz dazu wird das Additivgas, beispielsweise Dotierungsgas oder Inertgas, durch die Additivgas-Zuführleitung 12 hindurchgeleitet und in Übereinstimmung mit dem periodischen Öffnen und Schließen des Impulsventils 20 in Impulsen auf die Fläche des Substrates 3 aufgebracht. Der Zeitraum, innerhalb dessen das Impulsventil 20 geöffnet ist (Impulsdauer), und der Zeitraum, innerhalb dessen das Impulsventils geschlossen ist, kann beliebig eingestellt werden, und wenn beispielsweise das Impulsventil 20 für einen Zeitraum von 100 μs (μ-Sekunden) geöffnet ist und für einen Zeitraum von 4 ms (Millisekunden) geschlossen ist, öffnet und schließt sich das Ventil wiederholt ungefähr 240 Mal pro Sekunde. Obgleich es zu bevorzugen ist, dass das Ende der Gas-Einlassleitung 13 und das Substrat 3 nahe beieinander angeordnet sind, kann, wenn sie zu nahe beieinander angeordnet sind, das Gas in Impulsen nur auf einen engen Bereich wirksam aufgebracht werden, und demzufolge ist es zu bevorzugen, dass der Abstand zwischen den beiden ungefähr 5 cm beträgt.
  • Des Weiteren werden das Quellengas, das Verdünnungsgas und das Additivgas durch die Ablassleitung 14 hindurchgeleitet und durch das Gasablasssystem 15 nach außen abgegeben.
  • 2 ist ein Graph, der die Änderung der Spitzenkonzentration von Trägern (cm–3) und der Trägerbeweglichkeit (cm2/Vs) der n-dotierten Schicht darstellt, wenn die Einschaltzeit (Impulsdauer), während der das Impulsventil geöffnet ist, geändert wird. Hierbei wurde der Sekundärdruck des Dekompressors des Gaszylinders in dem Gaszuführungssystem 8 konstant bei einem Wert von 78.400 Pa (0,8 kgf/cm2) gehalten. Darüber hinaus wird die Einschaltzeit, während der das Impulsventil 20 geöffnet ist, geändert, jedoch die Ausschaltzeit (Intervall zwischen den Impulsen), während der das Impulsventil 20 geschlossen ist, konstant bei 4 ms gehalten.
  • Wie dies in 2 dargestellt ist, kann die Spitzenkonzentration von Trägern der n-dotierten Schicht eindeutig durch Ändern der Einschaltzeit, während der das Impulsventil 20 geöffnet ist, gesteuert werden. Anhand dieser Ergebnisse kann entnommen werden, dass die Spitzenkonzentration von Trägern auch selbst dann reguliert werden kann, wenn die Ausschaltzeit geändert wird. Insbesondere bedeutet dies, dass, wenn die Ausschaltzeit (Intervall zwischen den Impulsen) konstant bleibt, durch einfaches Variieren der Einschaltzeit (Impulsdauer) des Impulsventils zwischen 95 μs und 110 μs die Spitzenkonzentration von Trägern signifikant von 5 × 1016 cm–3 auf ungefähr 1 × 1019 cm–3 geändert werden kann.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Als erstes Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum homoepitaktischen Aufwachsen einer n-dotierten Schicht bestehend aus hexagonalem Siliziumkarbid (SiC) auf dem Substrat 3 unter Verwendung des in 1 dargestellten Kristallwachstumsapparates und unter Verwendung eines hexagonalen Einkristall-Siliziumkarbidsubstrates (6H-SiC-Substrat) mit einer Hauptfläche, die in einem Off-Winkel auf der (0001)-Fläche (C-Fläche) bereitgestellt ist, als das in 1 dargestellte Substrat 3 beschrieben. Die 3(a) bis 3(c) sind Querschnittsdarstellungen, die das Verfahren zum Aufwachsen einer Halbleiterschicht in Übereinstimmung mir dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigen.
  • Wie dies in 3(a) dargestellt ist, handelt es sich bei der Hauptfläche des Substrates 3 (6H-SiC-Substrat) um eine Fläche ((0001) Off-Fläche) mit einer 3,5°-großen Neigung in der [11-20]-Richtung von der (0001)-Fläche (C-Fläche), und es ist eine n-Typ Silizium-Fläche, in der die Si-Atome in der Oberfläche aneinander gereiht sind. Der Durchmesser des Substrates 3 beträgt 25 mm. Zunächst wird das Substrat 3 für drei Stunden bei 1110°C thermischer Oxidation in einer Wasserdampfatmosphäre unterzogen, durch die Sauerstoff in Bläschen bei einer Durchflussrate von 5 (l/min) eingebracht wird, und wenn eine thermischer Oxidschicht mit einer Dicke von ungefähr 40 nm auf der Fläche ausge bildet ist, wird die thermische Oxidschicht mittels gepufferter Fluorwasserstoffsäure entfernt (Fluorwasserstoffsäure : wässrige Ammoniumfluoridlösung = 1 : 7). Das Substrat 3, von dem die thermische Oxidschicht von seiner Oberfläche entfernt worden ist, wird auf das Heizelement 4 platziert, und der Druck in der Kammer 1 wird so lange reduziert, bis er einen Vakuumzustand von ungefähr 10–6 Pa (, 10–8 Torr) erreicht.
  • Als Nächstes wird mit dem Prozess, der in 3(b) dargestellt ist, Wasserstoffgas mit einer Durchflussrate von 2 (l/min) und Argongas mit einer Durchflussrate von 1 (l/min) als Verdünnungsgase von dem Gaszuführungssystem 8 zugeführt, und der Druck in der Kammer 1 wird auf 0,0933 MPa (700 Torr) eingestellt. Der Druck in der Kammer 1 wird durch das Öffnen des Druckregelventils 16 geregelt. Unter Beibehaltung der Durchflussraten, wird eine Vorrichtung zum induktiven Beheizen zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung von 20,0 kHz und 20 kW an die Spule 6 verwendet, um das Heizelement 4 zu beheizen. Die Temperatur des Substrates 3 wird auf eine konstante Temperatur von ungefähr 1600°C eingeregelt. Unter Beibehaltung der Durchflussraten des Wasserstoffgases und des Argongases auf den oben erwähnten konstanten Werten werden Propangas (C3H8) mit einer Durchflussrate von 2 (ml/min) und Silangas (SiH4) mit einer Durchflussrate von 3 (ml/min) als Quellengase in die Kammer 1 eingebracht. Die Quellengase werden durch Wasserstoffgas mit einer Durchflussrate von 50 (ml/min) verdünnt. Anschließend wird durch Aufbringen von Propangas und Silangas auf das Substrat 3 (6H-Sic-Substrat), das auf dem durch Induktionsheizung beheiztem Heizelement 4 platziert ist, eine undotierte Schicht 22 (dotierte Schicht mit einer geringen Konzentration) mit einer Dicke von ungefähr 50 nm bestehend aus undotiertem 6H-SiC-Einkristall epitaktisch auf der (0001) Off-Fläche, das heißt, der Hauptfläche des Substrates 3, aufgewachsen. Da hierbei durch verbleibendes Gas Verunreinigungen wie beispielsweise Stickstoff für Träger beispielsweise selbst dann bis zu einem gewissen Grad eingebracht werden können, wenn zum Beispiel Stickstoffgas gar nicht verwendet wird, wird der Begriff „undotierte Schicht" in dem gesamten vorliegenden Ausführungsbeispiel und den folgenden Ausführungsbeispielen verwendet, um sich auf Schichten zu beziehen, in die Stickstoff nicht absichtlich während des Herstellungsprozesses eingebracht worden ist.
  • Durch Zuführen in Impulsen des n-Typ Dotierungsgases aus Stickstoff in die Kammer 1 während des fortlaufenden Zuführens des Quellen- und des Verdünnungsgases wird ei ne n-dotierte Schicht 23 (dotierte Schicht mit einer hohen Konzentration) mit einer Dicke von ungefähr 10 nm auf der undotierten Schicht 22 ausgebildet. Hierbei kann durch wiederholtes Öffnen und Schließen des Impulsventils 20 während des Zuführens des Quellen- und des Verdünnungsgases Dotierungsgas in Impulsen von der Einlassleitung 13 direkt auf das Substrat 3 in der Kammer 1 aufgebracht werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der Zeitraum, während dem das Impulsventil 20 geöffnet ist (Impulsdauer) auf 102 μs eingestellt, und der Zeitraum, während dem das Impulsventil 20 geschlossen ist (Intervall zwischen Impulsen), wurde auf 4 ms eingestellt. Darüber hinaus wird die n-dotierte Schicht 23 durch wiederholtes Öffnen und Schließen des Impulsventils 20, während das Dotierungsgas zugeführt wird, ausgebildet. Hierbei sind ungefähr 30 Sekunden für das epitaktische Aufwachsen der n-dotierten Schicht 23 mit einer Dicke von 10 nm erforderlich.
  • Als Nächstes wird mit dem in 3(c) dargestellten Prozess durch weiteres Wiederholen des Prozesses des Schließens des Impulsventils 20 zum Unterbrechen der Zuführung von Stickstoff (N) und zum Ausbilden einer undotierten Schicht 22 durch Zuführen von lediglich dem Quellengas, und durch anschließendes Öffnen und Schließen des Impulsventils 20 während des gleichzeitigen Zuführens des Quellengases zum Einbringen von Stickstoff (N) für das Ausbilden einer n-dotierten Schicht 23, ein aktiver Bereich 30 durch abwechselndes aufeinander Aufbringen von undotierten Schichten 22 und n-dotierten Schichten 23 ausgebildet.
  • Dies bedeutet, dass der aktive Bereich 30 durch abwechselndes aufeinander Aufbringen der undotierten Schichten 22, die erste Halbleiterschichten sind, und der n-dotierten Schichten 23, die zweite Halbleiterschichten sind, die nicht so dick sind wie die undotierten Schichten und Verunreinigungen für Träger bei einer Konzentration enthalten, die höher ist als die in den undotierten Schichten 22 (erste Halbleiterschichten), und die ausreichend dünn sind, dass Träger aufgrund von Quanteneffekten in die undotierten Schichten 22 wandern können, ausgebildet wird.
  • 4 ist ein Diagramm, das die Verteilung der Dotierungskonzentration in Tiefenrichtung des aktiven Bereiches 30 zeigt, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgebildet wird. Wie oben erwähnt wurde, wird während des Ausbildens der n-dotierten Schichten 23 das Impulsventil 20 so eingestellt, dass es für einen Zeitraum von 102 μs geöffnet ist (Impulsdauer), und dass es für einen Zeitraum von 4 ms geschlossen ist (Intervall zwischen den Impulsen). Das in 4 dargestellte Konzentrationsprofil wurde anhand von Ergebnissen von Messungen erhalten, die unter Verwendung der Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) durchgeführt wurden. In dem Diagramm stellt die horizontale Achse die Tiefe (in μm) von der oberen Fläche des Substrates aus dar, und die vertikale Achse stellt die Konzentration (in Atomen·cm–3) des Dotierungsstoffes Stickstoff dar. Wie dies in dem Diagramm dargestellt ist, ist die Konzentration von Stickstoff (N) in den n-dotierten Schichten 23, die unter Verwendung des Verfahrens des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgebildet wurden, im Wesentlichen gleichmäßig (bei ungefähr 1 × 1018 Atomen·cm–3), und sowohl die Übergangsbereiche, in denen die undotierten Schichten 22 in die n-dotierten Schichten 23 übergehen, und die Übergangsbereiche, in denen die n-dotierten Schichten 23 in die den undotierten Schichten 22 übergehen, zeigen eine extrem spitz verlaufende Änderung der Konzentration von Verunreinigungen. Die Daten aus 4 wurden für die dotierten Schichten gewonnen, die ausgebildet wurden, während Stickstoffgas als Trägergas eingebracht wurde, als das Impulsventil 20 für einen Zeitraum (Impulsdauer) von 102 μs geöffnet war, und aus diesem Grund beträgt die in 4 dargestellte Spitzenkonzentration von Stickstoff ungefähr 1 × 1018 Atome·cm–3, jedoch kann, wie dies in 2 dargestellt ist, durch Einstellen des Zeitraums, während dem das Impulsventil 20 geöffnet ist (Impulsdauer) auf ungefähr 110 μs, die Spitzenkonzentration des Stickstoffes auf ungefähr 1 × 1019 Atome·cm–3 angehoben werden. Darüber hinaus erweist es sich auch als einfach, die Konzentration von Stickstoff der undotierten Schichten auf ungefähr 1 × 1016 Atome·cm–3 anzuheben, wenn es dem Stickstoffgas als dem Trägergas ermöglicht wird, zu fließen. Das Ermöglichen des Gasflusses zum Zuführen einer bestimmten Menge an Stickstofffluss zu den undotierten Schichten ist deshalb vorteilhaft, da dadurch die Konzentration von Stickstoff in den undotierten Schichten stabilisiert wird, so dass sie auf eine konstante Konzentration eingeregelt werden kann.
  • 5(a) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Konzentrationsprofil von Stickstoff, bei dem es sich um eine n-Verunreinigung handelt, und der Trägerverteilung in Tiefenrichtung des aktiven Bereiches 30, der die allgemeine Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels besitzt, schematisch darstellt, und 5(b) ist ein Ausschnitt eines Banddiagramms, das die Form der Leitungsbandkante entlang der Tiefenrichtung des aktiven Bereiches 30 darstellt. Die 5(a) und 5(b) sind jedoch Modelle, die für den Fall erstellt wurden, dass die Stickstoffkonzentration in den undotierten Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration) auf 5 × 1015 Atome·cm–3 eingestellt worden ist, ohne Stickstoff als das Trägergas zu verwenden, und die Konzentration von Stickstoff in den n-dotierten Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration) durch Einregeln der Impulsdauer des Impulsventils auf ungefähr 102 μs auf 1 × 1018 Atome·cm–3 eingestellt worden ist.
  • Anhand der in 4 dargestellten Daten wird das Verunreinigungskonzentrationsprofil der n-dotierten Schichten 23 im Wesentlichen durch die Form der δ-Funktionen in Bezug auf eine Grundschicht einer undotierten Schicht 22 bestimmt, so wie dies in 5(a) dargestellt ist. Dies bedeutet, dass die n-dotierten Schichten 23 als sogenannte δ-dotierte Schichten verwendet werden können. In diesem Fall ist die Dicke der n-dotierten Schichten 23 dünn und beträgt ungefähr 10 nm, und demzufolge treten Quantenzustände aufgrund von Quanteneffekten in den n-dotierten Schichten 23 auf, und die Wellenfunktion der Elektronen, die in den n-dotierten Schichten 23 vorhanden sind, verbreitert sich bis zu einem bestimmten Grad. Daraus resultiert eine Verteilung, bei der die Träger, so wie dies durch die unterbrochene Linie in dem Diagramm dargestellt ist, nicht nur in den n-dotierten Schichten 23 sondern auch in den undotierten Schichten 22 vorhanden sind. Da darüber hinaus Elektronen kontinuierlich in die n-dotierten Schichten 23 und in die undotierten Schichten 22 zugeführt werden, wenn das Potenzial des aktiven Bereiches 30 angehoben wird und die Träger in Bewegung sind, sind die Elektronen stets so verteilt, dass sie nicht nur in den n-dotierten Schichten 23 sondern auch in den undotierten Schichten 22 vorhanden sind. In diesem Zustand wandern die Elektronen durch die n-dotierten Schichten 23 ebenso wie durch die undotierten Schichten 22, und auf diese Weise wird der Wert des spezifischen Widerstandes des aktiven Bereiches 30 gesenkt. Da hierbei die Streuung der Fremdione in den undotierten Schichten 22 reduziert wird, kann auf diese Weise eine besonders hohe Elektronenbeweglichkeit in den undotierten Schichten 22 erzielt werden.
  • Wenn im Gegensatz dazu der gesamte aktive Bereich 30 verarmt ist, sind die Träger nicht länger in den undotierten Schichten 22 und in den n-dotierten Schichten 23 vorhanden, und demzufolge können die Stehspannungseigenschaften durch die undotierten Schichten 22 reguliert werden, die eine geringe Konzentration von Verunreinigungen enthalten, und auf diese Weise kann ein hoher Stehspannungswert in dem gesamten aktiven Bereich 30 erzielt werden.
  • Hierbei ist zu beachten, dass die oben erwähnten Effekte auf die gleiche Weise erzielt werden können, wenn Löcher, und nicht Elektronen, als Träger verwendet werden.
  • Wie dies in 5(b) dargestellt ist, ist die Leitungsbandkante des gesamten aktiven Bereiches 30 eine Form, die die Leitungsbandkante der n-dotierten Schichten 23 und die Leitungsbandkante der undotierten Schichten 22 verbindet, die beide in der Zeichnung als unterbrochene Linien dargestellt sind. Herkömmlicherweise wird die Konzentration von Verunreinigungen in den n-dotierten Schichten 23 auf eine Konzentration eingestellt, bei der sich die Leitungsbandkante der n-dotierten Schichten 23 unterhalb des Fermi-Niveaus Ef befindet, jedoch muss die Konzentration von Verunreinigungen in den n-dotierten Schichten 23 nicht notwendigerweise genau so konzentriert sein.
  • Darüber hinaus ist es durch die Verwendung des aktiven Bereiches 30 mit dieser Struktur möglich, Hochleistungsvorrichtungen, wie die, die in späteren Ausführungsbeispielen beschrieben werden, zu erhalten. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird erläutert, wie die undotierten Schichten 22 und die n-dotierten Schichten 23 als Übergangsbereiche für Träger in dem aktiven Bereich 30 fungieren.
  • Hierbei ist zu beachten, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Stickstoff verwendet wurde, um die n-dotierten Schichten auszubilden, es kann jedoch auch ohne Weiteres Dotierungsgas, das andere Elemente so wie beispielsweise Phosphor (P) oder Arsen (As) als Dotierungsstoff, der eine n-Leitfähigkeit aufweist, enthält, anstelle des Stickstoffes verwendet werden.
  • Des Weiteren wurden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel n-dotierte Schichten ausgebildet, es versteht sich jedoch von selbst, dass, wenn ein Dotierungsgas verwendet wird, das Atome, die eine p-Leitfähigkeit erzeugen, so wie beispielsweise Boron (B), Aluminium (Al) oder Gallium (Ga), enthält, in diesem Fall p-dotierte Schichten mit Übergangsbereichen ausgebildet werden, die eine extrem spitz verlaufende Konzentrationsverteilung aufweisen.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden die n-dotierten Schichten (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration) auf undotierten Schichten ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, anstelle der undotierten Schichten n-dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration, die durch Öffnen des Impulsventils ausgebildet wurden, zu verwenden.
  • Des Weiteren wurde das vorliegende Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einem Gasphasenabscheidungs-(CVD) Verfahren unter Verwendung von induktivem Beheizen als Verfahren zum Aufwachsen einer dünnen Schicht auf dem Substrat beschrieben, so lange jedoch Gas zum Aufwachsen einer dünnen Schicht auf dem Substrat verwendet wird, ist das Verfahren zum Aufwachsen einer dünnen Schicht der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch für das Aufwachsen einer dünnen Schicht mittels Plasma-CVD (Gasphasenabscheidung), Photo-induzierter CVD oder Elektronenstrahlinduzierter CVD vorteilhaft.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch unter Anwendung anderer Verfahren als CVD-Verfahren wie beispielsweise Vakuumzerstäuben (Sputtern), Vakuumaufdampfen oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) zum Aufeinanderbringen von dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration (einschließlich der undotierten Schichten) und dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration, die dünner sind als die dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration und ausreichend dünn sind, so dass Träger aufgrund von Quanteneffekten in die dotierten Schichten mit geringer Konzentration wandern können, auf geeignete Weise eingesetzt werden.
  • Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen hinsichtlich verschiedener Vorrichtungen, die den aktiven Bereich 30 einsetzen, der unter Verwendung des Verfahrens des vorliegenden Ausführungsbeispiels, ausgebildet wird.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Zunächst wird ein zweites Ausführungsbeispiel in Bezug auf eine Schottky-Diode, die den aktiven Bereich mit der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels verwendet, beschrieben. 6 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur einer Schottky-Diode, die ein elektronisches Halbleiterbauelement ist, in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Wie dies in 6 dargestellt ist, ist auf der Hauptfläche des Substrates 3, bei dem es sich um ein n-Typ 6H-SiC-Substrat handelt, dessen Hauptfläche die (0001) Off-Fläche ist, ein aktiver Bereich 30 bereitgestellt, in dem undotierte Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration) und n-dotierte Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration), die unter Verwendung des oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren ausgebildet wurden, abwechselnd zu jeweils 50 Schichten aufeinander aufgebracht werden. Hierbei beträgt die Dicke des Substrates 3 ungefähr 100 μm, und die Konzentration von Stickstoff in dem Substrat 3 beträgt ungefähr 1 × 1018 Atome·cm–3. Die Dicke der n-dotierten Schichten 23 beträgt ungefähr 10 nm, und die Spitzenkonzentration von Stickstoff in den n-dotierten Schichten 23 beträgt 1 × 1018 Atome·cm–3. Die Dicke der undotierten Schichten 22 beträgt ungefähr 50 nm, und die Konzentration von Stickstoff in den undotierten Schichten 22 beträgt ungefähr 5 × 1015 Atome·cm–3. Die Dicke des gesamten aktiven Bereiches 30 beträgt ungefähr 3000 nm (3 μm). Der am weitesten oben liegende Abschnitt des aktiven Bereiches 30 besteht aus einer undotierten Schicht 22, und auf der undotierten Schicht 22 auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches 30 sind eine Schutzringelektrode 31 bestehend aus einer Siliziumoxidschicht und eine Schottky-Elektrode 32 bestehend aus einer Nickellegierung (Ni) bereitgestellt, welche einen Schottky-Kontakt mit der undotierten Schicht 22 auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches 30 an einem geöffneten Abschnitt schafft, der in der Schutzringelektrode 31 ausgebildet worden ist. Eine Ohmsche Elektrode 33 bestehend aus einer Nickellegierung (Ni) wird auf der rückseitigen Fläche des Substrates 3 bereitgestellt und ist in Ohmschen Kontakt mit dem Substrat 3. Es ist ausreichend, wenn die Ohmsche Elektrode 33 an derselben Stelle in Kontakt mit dem Substrat 3 ist, sie kann aber auch mit einer seitlichen Fläche des Substrates 3 in Kontakt sein.
  • Die Struktur der in 6 dargestellten Schottky-Diode wird mit der folgenden Vorgehensweise gebildet. Zunächst wird das Substrat 3, bei dem es sich um ein SiC-Substrat handelt, das mit Stickstoff in einer hohen Konzentration dotiert worden ist, in den in 1 dargestellten Kristallwachstumsapparat platziert, es wird Gasphasenabscheidung (CVD), wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, durchgeführt, und es werden undotierte Schichten 22 mit einer ungefähren Dicke von 50 nm und n-dotierte Schichten 23 mit einer ungefähren Dicke von 10 nm durch epitaktisches Aufwachsen abwechselnd in Schichten aufeinander auf dem Substrat 3 aufgebracht, um den aktiven Bereich 30 auszubilden. Als Nächstes wird eine Siliziumoxidschicht auf dem Substrat ausgebildet, wonach ein Abschnitt dieser Schicht geöffnet wird, wodurch die Schutzringelektrode 31 gebildet wird. Als Nächstes wird die Ohmsche Elektrode 33 bestehend aus einer Nickellegierung (Ni) auf der rückseitigen Fläche des Substrates 3 ausgebildet, und die Schottky-Elektrode 32 bestehend aus einer Nickellegierung (Ni) wird über dem geöffneten Abschnitt der Schutzringelektrode 31 auf dem Substrat gebildet.
  • Die 7(a1) bis (c2) sind Energiebanddiagramme, die die Änderung der Form der Leitungsbandkante aufgrund von Änderungen der Vorspannung für die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels und für die in 11 dargestellte herkömmliche Schottky-Diode darstellen. Hierbei zeigen die 7(a1), (b1) und (c1) die Leitungsbandkante des aktiven Bereiches der Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und die 7(a2), (b2) und (c2) zeigen die Leitungsbandkante der n–-SiC-Schicht einer herkömmlichen Schottky-Diode. Darüber hinaus zeigen die Figuren (a1) und (a2) die Form der Leitungsbandkante, wenn keine Spannung zwischen der Schottky-Elektrode und der Ohmschen Elektrode angelegt wird (Vorspannung Null), die 7(b1) und (b2) zeigen die Form der Leitungsbandkante, wenn eine Spannung zwischen der Schottky-Elektrode und der Ohmschen Elektrode so angelegt wird, dass die Schottky-Elektrode ein höheres Potenzial als die Ohmsche Elektrode aufweist (Durchlassspannung), und die 7(c1) und (c2) zeigen die Form der Leitungsbandkante, wenn eine Spannung zwischen der Schottky-Elektrode und der Ohmschen Elektrode so angelegt wird, dass die Ohmsche Elektrode ein höheres Potenzial als die Schottky-Elektrode aufweist (Sperrspannung). Hierbei ist zu beachten, dass der Zustand des Kontaktes zwischen der Ohmschen Elektrode 33 und dem aktiven Bereich 30 im Verlauf der Änderung der Vorspannung im Wesentlichen gleich bleibt, und aus diesem Grund wurde auf eine diagrammatische Darstellung dazu verzichtet. Darüber hinaus wurde das vorliegende Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem Halbleiterschichten vom n-Typ, in denen sich Elektronen als Träger bewegen, bereitgestellt wurden, und demzufolge wurde auf eine diagrammatische Darstellung der Form der Bandkante der Valenzelektronen ebenfalls verzichtet.
  • Wie dies in den 7(a1) und (a2) dargestellt ist, weisen sowohl die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels als auch die herkömmliche Schottky-Diode in einem Zustand, in dem keine Spannung angelegt ist, eine hohe Schottky-Barriere (von ungefähr 1 eV) jeweils zwischen dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches und der Schottky-Elektrode oder zwischen der n–-SiC-Schicht und der Schottky-Elektrode auf.
  • Darüber hinaus steigt, so wie dies in 7(b1) dargestellt ist, wenn eine Durchlassspannung an die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels angelegt wird, das Potenzial des aktiven Bereiches 30 an, das heißt, das Energieniveau der Leitungsbandkante des gesamten aktiven Bereiches 30 steigt an. Anschließend fließt der Strom, da eine Trägerverteilung so wie die, die in 5(a) dargestellt ist, in den undotierten Schichten 22 innerhalb des aktiven Bereiches 30 vorzufinden ist, von dem aktiven Bereich 30 zu der Schottky-Elektrode 32. Dies bedeutet, dass nicht nur die n-dotierten Schichten 23 in dem aktiven Bereich 30 sondern auch die undotierten Schichten 22 als Übergangsbereiche für die Träger fungieren. Hierbei ist, obgleich die Trägerverteilung in den undotierten Schichten 22 so ist, wie in 5(a) dargestellt, eine geringe Konzentration von Verunreinigungen in diesen Schichten enthalten, so dass die Streuung der Verunreinigungen in den undotierten Schichten 22 erheblich reduziert wird. Normalerweise ist die Leitfähigkeit des Halbleiters (der Kehrwert des Wertes des spezifischen Widerstandes) proportional zu dem Produkt aus elektrischem Feld, der Trägerkonzentration und der Trägerbeweglichkeit, und die Trägerbeweglichkeit steigt in den Bereichen an, in die die Träger gewandert sind. Demzufolge kann mit der Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Wert des spezifischen Widerstandes des gesamten aktiven Bereiches 30 gering gehalten werden, und es können darüber hinaus ein geringer Stromverbrauch sowie ein starker Stromfluss erzielt werden.
  • Im Gegensatz dazu fließt, so wie dies in 7(b2) dargestellt ist, der Strom, wenn die Durchlassspannung an die herkömmliche Schottky-Diode angelegt wird, von dem n+-SiC-Substrat zu der Schottky-Elektrode, aber hierbei muss der Strom die n–-SiC-Schicht durchqueren, bei der es sich um einen Bereich mit einem hohen spezifischen Widerstand handelt, und demzufolge muss notwendigerweise eine große Menge an Strom verbraucht werden.
  • Wie dies in 7(c1) dargestellt ist, wird, wenn eine Sperrspannung an die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels angelegt wird, das gesamte Energieniveau der Leitungsbandkante in dem aktiven Bereich 30 nach unten verschoben. Hierbei hängt der Wert der Stehspannung von dem elektrischen Feld ab, das während des Anlegens der Sperrspannung an die Verarmungsschicht angelegt wird. Mit der Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Dicke der n-dotierten Schichten 23 extrem dünn, und aus diesem Grund kann von der Breite der Verarmungsschicht des gesamten aktiven Bereiches 30 angenommen werden, dass sie von der Konzentration von Verunreinigungen der undotierten Schichten 22 abhängig ist und durch diese bestimmt wird. In diesem Fall wird die Steigung der Leitungsbandkante umso flacher, je geringer die Konzentration von Verunreinigungen ist, und demzufolge ergibt sich logischerweise, dass, je geringer die Konzentration von Verunreinigungen ist, desto breiter die Verarmungsschicht wird. Aus diesem Grund kann in der Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein hoher Wert der Stehspannung erzielt werden.
  • Im Gegensatz dazu ändert sich, wie in 7(c2) dargestellt ist, in der herkömmlichen Schottky-Diode die Breite der Verarmungsschicht der n–-SiC-Schicht je nach Konzentration von Verunreinigungen in der n–-SiC-Schicht, und aus diesem Grund kann der Wert des spezifischen Widerstandes durch Regulieren der Konzentration von Verunreinigungen der n–-SiC-Schicht gesteuert werden. Dennoch besteht die Wechselbeziehung, die besagt, dass die Breite der Verarmungsschicht enger wird und die Stehspannung abfällt, wenn die Konzentration von Verunreinigungen der n–-SiC-Schicht angehoben wird, um den Wert des spezifischen Widerstandes zu reduzieren, jedoch steigt im Gegensatz dazu der Wert des spezifischen Widerstandes an, wenn die Konzentration von Verunreinigungen in der n–-SiC-Schicht reduziert wird. Dies bedeutet, dass es sich mit einer herkömmlichen Schottky-Diode als schwierig erweist, einen geringen spezifischen Widerstand (geringer Stromverbrauch) und gleichzeitig eine hohe Stehspannung zu erzielen, die jedoch in elektronischen Bauelementen wünschenswert sind.
  • Im Gegensatz dazu macht sich die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Tatsache zunutze, dass in einem Zustand, in dem Durchlassspannung angelegt wird, die Träger von den n-dotierten Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration) in die undotierten Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer gerin gen Konzentration) verteilt werden, und dass ein großer Stromfluss problemlos fließen kann, ohne dass er einem hohen spezifischen Widerstand ausgesetzt ist. Im Gegensatz dazu sind in einem Zustand, in dem eine Sperrspannung angelegt wird, keine Träger in den undotierten Schichten 22 vorhanden, und demzufolge wird ein hoher Stehspannungswert erzielt. Dies bedeutet, dass die Tatsache berücksichtigt worden ist, dass die Verteilung der Träger jeweils im Zustand, in dem Durchlassspannung angelegt wird, und im Zustand, in dem Sperrspannung angelegt wird, unterschiedlich ist, und dass die Wechselbeziehung zwischen dem geringen spezifischen Widerstand und einer hohen Stehspannung, die in herkömmlichen Schottky-Dioden gegeben ist, aufgehoben werden kann.
  • So war es beispielsweise in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, eine Schottky-Diode mit einem tatsächlich gemessenen hohen Stehspannungswert von ungefähr 1000 V bei Anlegen von Sperrspannung zu erzielen. Der Einschaltwiderstand der Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat einen tatsächlich gemessenen Wert von ungefähr 1 × 10–3 Ωcm2 und zeigt demzufolge einen extrem niedrigen Wert des spezifischen Widerstandes an.
  • Darüber hinaus scheint der Grund dafür, dass die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels solch einen hohen spezifischen Widerstandswert hat, nicht nur in den oben erwähnten Effekten zu bestehen, sondern auch auf die im Folgenden erläuterten Effekte zurückzuführen ist.
  • 22 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Ausdehnung der Verarmungsschicht während des Anlegens von Sperrspannung in der herkömmlichen Schottky-Diode, die ein in 11 dargestelltes SiC-Substrat verwendet, zeigt. Wie dies in 22 dargestellt ist, dehnt sich, wenn eine Spannung (Sperrspannung) zwischen einer Schottky-Elektrode 103 und einer Ohmschen Elektrode 104 so angelegt wird, dass die Ohmsche Elektrode 104 ein höheres Potenzial als die Schottky-Elektrode 103 hat, in der n–-SiC-Schicht 102 eine Verarmungsschicht 108 in vertikaler Richtung und in horizontaler Richtung aus. Hierbei ist die Ausdehnung der Verarmungsschicht in horizontaler Richtung, die in der Zeichnung durch den Pfeil x dargestellt ist, kleiner als die Ausdehnung der Verarmungsschicht in vertikaler Richtung (in Dickenrichtung), die in der Zeichnung durch den Pfeil y dargestellt ist. Dies bedeutet, dass der Abstand in horizontaler Richtung zwi schen den Äquipotenzialebenen 108a enger ist als der Abstand zwischen den Äquipotenzialebenen 108a in vertikaler Richtung. Daraus resultiert, dass das elektrische Feld innerhalb der Verarmungsschicht 108 in der Nähe der Kante der unteren Fläche der Schottky-Elektrode 103 am größten wird, und dass in diesem Abschnitt leicht Isolationsdurchschläge auftreten.
  • Der folgende Teil der Beschreibung ist kein Bestandteil der Erfindung.
  • 23 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Ausdehnung der Verarmungsschicht während des Anlegens einer Sperrspannung an eine Schottky-Diode, die durch Bereitstellen einer einzelnen δ-dotierten Schicht in dem aktiven Bereich hergestellt wird, zeigt. In diesem Fall wird lediglich eine einzelne n-dotierte Schicht (δ-dotierte Schicht) in dem aktiven Bereich 30 bereitgestellt, und eine undotierte Schicht bildet den restlichen Teil des aktiven Bereiches. In diesem Fall dehnt sich, wenn, wie dies in 23 dargestellt ist, eine Spannung (Sperrspannung) zwischen der Schottky-Elektrode 32 und der Ohmschen Elektrode 33 so angelegt wird, dass das Potenzial der Ohmschen Elektrode 33 höher wird als das Potenzial der Schottky-Elektrode 32, die Verarmungsschicht 38 in dem aktiven Bereich 30 in vertikaler und in horizontaler Richtung aus. In dieser Situation fungiert die δ-dotierte Schicht, die Verunreinigungen einer hohen Konzentration enthält, genauso wie eine Elektrode, die in einen Abdriftbereich (in diesem Fall der aktive Bereich 30) eingesetzt wurde. Demzufolge dehnt sich die Verarmungsschicht, wie dies durch den Pfeil y in der Zeichnung dargestellt ist, in vertikaler Richtung nach außen hin, und wenn die Verarmungsschicht 38 in Kontakt mit der δ-dotierten Schicht kommt, wird sie vorrübergehend durch die δ-dotierte Schicht daran gehindert, sich weiter nach unten auszudehnen, und demzufolge wird die Ausdehnung der Verarmungsschicht in horizontaler Richtung, die in der Zeichnung durch den Pfeil x dargestellt wird, größer als die Ausdehnung der Verarmungsschicht in vertikaler Richtung. Das heißt, der Abstand zwischen den Äquipotenzialebenen 38a in horizontaler Richtung wird breiter als der Abstand zwischen den Äquipotenzialebenen 38a in vertikaler Richtung. Als Ergebnis verschwindet die Konzentration des elektrischen Feldes in der Verarmungsschicht 38 in der Nähe der Kante der unteren Fläche der Schottky-Elektrode 32 fast vollständig. Darüber hinaus verlaufen die Äquipotenziallinien 38a in der Verarmungsschicht 38 im Wesentlichen parallel zu der δ-dotierten Schicht, und aus diesem Grund konzentrieren sich vertikale elektrische Felder in der Verarmungsschicht 38 nicht lokal, sondern treten vielmehr gleichmäßig in einem breiteren Bereich auf. Auf diese Weise treten Durchschläge mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auf. Demzufolge hat diese Schottky-Diode einen höheren Stehspannungswert als die in 22 dargestellte herkömmliche Schottky-Diode.
  • In Übereinstimmung mit der Erfindung ist 24 eine Querschnittsdarstellung, die die Ausdehnung der Verarmungsschicht während des Anlegens einer Sperrspannung in einer Schottky-Diode zeigt, die durch Bereitstellen einer Vielzahl von δ-dotierten Schichten in dem aktiven Bereich hergestellt worden ist. Hierbei werden in dem aktiven Bereich 30 lediglich zwei n-dotierte Schichten (δ-dotierte Schichten) bereitgestellt, und eine undotierte Schicht macht sämtliche anderen Bereiche in dem aktiven Bereich aus. In diesem Fall wird jedes Mal, wenn sich die Verarmungsschicht in vertikaler Richtung (in Dickenrichtung) ausdehnt, so wie dies durch den Pfeil y in der Zeichnung dargestellt ist, und mit den δ-dotierten Schichten in Kontakt kommt, ein weiteres Ausdehnen der Verarmungsschicht 38 nach unten vorrübergehend durch die δ-dotierten Schichten verhindert. Darüber hinaus werden die Äquipotenziallinien 38a in der Verarmungsschicht 38 auf zuverlässigere Weise als in der in 23 dargestellten Struktur parallel zu den δ-dotierten Schichten gebildet. Auf diese Weise wird die Konzentration eines elektrischen Feldes in der Verarmungsschicht 38 auf zuverlässigere Weise unterdrückt, und Durchschläge treten mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auf. Demzufolge ist es mit der in 24 dargestellten Struktur, bei der eine Vielzahl von δ-dotierten Schichten in dem aktiven Bereich 30 bereitgestellt wird, möglich, einen höheren Stehspannungswert als mit der in 23 dargestellten Struktur zu erzielen, bei der lediglich eine einzelne δ-dotierte Schicht in dem aktiven Bereich 30 bereitgestellt wird. Dies bedeutet im allgemeinen Sinne, dass, je höher die Anzahl von δ-dotierten Schichten in dem aktiven Bereich 30 der Schottky-Diode ist, desto größer der Stehspannungswert der Schottky-Diode ist.
  • Hierbei ist zu beachten, dass in dem ersten Ausführungsbeispiel der am weitesten oben liegende Abschnitt des aktiven Bereichs 30 auf eine undotierte Schicht 22 mit einer Dicke von 50 nm eingestellt worden ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der am weitesten oben liegende Abschnitt des aktiven Bereichs auch auf eine undotierte Schicht mit einer Dicke von ungefähr 50 bis 200 nm eingestellt werden, und die Dicke dieser am weitesten oben lie genden Schicht kann auf angemessene Weise reguliert werden, indem entweder den Eigenschaften der Stehspannung oder der Menge an elektrischem Strom Priorität eingeräumt wird.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Bezug auf ein weiteres Beispiel einer Schottky-Diode, die eine Struktur hat, die grundlegend von der Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels abweicht, beschrieben. 8 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur einer Schottky-Diode, bei der es sich um ein elektronisches Halbleiterbauelement handelt, in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Wie dies in 8 dargestellt ist, wird auf der Hauptfläche des Substrates 3, bei dem es sich um ein n-Typ 6H-SiC-Substrat handelt, bei dem die Hauptfläche die (0001) Off-Fläche ist, ein aktiver Bereich 30 bereitgestellt, in dem undotierte Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration) und n-dotierte Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration), die unter Verwendung eines Verfahrens ausgebildet werden, das im Wesentlichen das gleiche wie das ist, das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, abwechselnd zu jeweils 50 Schichten aufeinander aufgebracht wurden. Das Substrat 3 hat eine Dicke von ungefähr 100 μm, und das Substrat 3 ist im Wesentlichen halbisolierend, da es nicht mit Verunreinigungen dotiert worden ist. Die Dicke der n-dotierten Schichten 23 beträgt ungefähr 2 nm, und die Spitzenkonzentration von Stickstoff in den n-dotierten Schichten 23 beträgt 1 × 1018 Atome·cm–3. Die Dicke der undotierten Schichten 22 beträgt ungefähr 50 nm, und die Konzentration von Stickstoff in den undotierten Schichten 22 beträgt ungefähr 5 × 1015 Atome·cm–3.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schottky-Elektrode 35 nicht auf dem aktiven Bereich 30 sondern an der Seitenfläche des aktiven Bereiches 30 bereitgestellt. Durch Aushöhlen des aktiven Bereiches 30 bis hinunter zu dem Substrat 3 wird ein Graben ausgebildet, und die Schottky-Elektrode 35, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht und die einen Schottky-Kontakt mit dem aktiven Bereich 30 schafft, ist an der seitlichen Fläche dieses Grabens angeordnet. Das heißt, die Schottky-Elektrode 35 wird mit einem Schottky-Kontakt mit den ersten seitlichen Flächen der undotierten Schichten 22 und den n-dotierten Schichten 23 in dem aktiven Bereich bereitgestellt. Eine dotierte Schicht 36 für Zuleitungen ist so ausgebildet, dass sie gegenüberliegend von der Schottky-Elektrode 35 angeordnet ist und den aktiven Bereich 30 zwischen sich eingebettet hat. Dies bedeutet, dass die dotierte Schicht 36 für Zuleitungen ausgebildet wird, in dem eine hohe Konzentration von Verunreinigungen in einen Bereich des aktiven Bereiches 30 eingebracht wird, der sich in einem bestimmten Abstand zu den ersten seitlichen Flächen der undotierten Schichten 22 und den n-dotierten Schichten 23 befindet. Die dotierte Schicht 36 für Zuleitungen wird durch Implantieren von Stickstoffionen in einen Abschnitt des aktiven Bereiches 30 und des Substrates 3 so ausgebildet, dass die Konzentration von Stickstoff in der dotierten Schicht 36 für Zuleitungen ungefähr 1 × 1018 Atome·cm–3 beträgt. Anschließend wird eine Ohmsche Elektrode 37, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht, auf der dotierten Schicht 36 für Zuleitungen bereitgestellt, und sie ist mit dieser in Ohmschen Kontakt. Der Abstand zwischen der Schottky Elektrode 35 und der dotierten Schicht 36 für Zuleitungen beträgt ungefähr 10 μm. Dies bedeutet, dass die Ohmsche Elektrode 37 so bereitgestellt ist, dass sie mit den zweiten Seitenflächen der undotierten Schichten und der n-dotierten Schichten 23 des aktiven Bereiches 30 über die dotierte Schicht 36 für Zuleitungen verbunden ist.
  • Hierbei ist zu beachten, dass die n-dotierten Schichten 23 in dem aktiven Bereich 30 und die Schottky-Elektrode 35 aus Gründen, die zu einem späteren Zeitpunkt erläutert werden, im Wesentlichen nicht in Ohmschen Kontakt sind.
  • Darüber hinaus ist es nicht zwingend erforderlich, dass die dotierte Schicht 36 für Zuleitungen bereitgestellt wird. So kann beispielsweise eine Ohmsche Elektrode, die in direktem Ohmschen Kontakt mit dem aktiven Bereich ist, durch Ausbilden eines Grabens in dem aktiven Bereich 30 bereitgestellt werden, wobei Elektrodenmaterial (so zum Beispiel Nickel) in diesen Graben eingefüllt wird und ein Prozess durchgeführt wird, um den aktiven Bereich 30 und das Elektrodenmaterial in Ohmschen Kontakt zu bringen.
  • Die Struktur der in 8 dargestellten Schottky-Diode wird mittels Durchführens der folgenden Vorgehensweise gebildet. Zunächst wird das Substrat 3, bei dem es sich um ein halbisolierendes SiC-Substrat handelt, in den in 1 dargestellten Kristallwachstumsapparat platziert, anschließend wird Gasphasenabscheidung (CVD), wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, durchgeführt, und die undotierten Schichten 22 mit einer Dicke von ungefähr 50 nm und die n-dotierten Schichten 23 mit einer Dicke von ungefähr 2 nm werden abwechselnd epitaktisch auf das Substrat 3 aufgewachsen, um den aktiven Bereich 30 auszubilden. Als Nächstes werden Stickstoffionen in einen Abschnitt des aktiven Bereiches 30 und in das Substrat 3 eingebracht, um eine dotierte Schicht 36 für Zuleitungen auszubilden. Anschließend wird ein Abschnitt des aktiven Bereiches 30 durch Trockenätzen entfernt, um einen Graben auszubilden. Anschließend wird die Ohmsche Elektrode 37, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht, auf der dotierten Schicht 26 für Zuleitungen ausgebildet. Als Nächstes wird die Schottky-Elektrode 35, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht, an der Seitenwand des Grabens ausgebildet.
  • Die 9(a1) bis (c3) sind Graphen von Energiebändern, die die Änderung der Form der Leitungsbandkante aufgrund einer Änderung der Spannung für die Schottky-Diode in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und für eine herkömmliche Schottky-Diode zeigen. Die 9(a1), (b1) und (c1) zeigen die Leitungsbandkante der undotierten Schichten 22 der Schottky-Diode in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die 9(a2), (b2) und (c2) zeigen die Leitungsbandkante der n-dotierten Schichten 23 der Schottky-Diode in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, und die 9(a3), (b3) und (c3) zeigen die Leitungsbandkante des SiC-Substrates einer herkömmlichen Schottky-Diode. In der herkömmlichen Schottky-Diode kann jedoch eine Schottky-Elektrode, die die in 11 dargestellte n–-SiC-Schicht und die n+-SiC-Schicht bedeckt, nicht bereit gestellt werden, und es würde auch überhaupt keinen Sinn ergeben, dieses zu tun, und aus diesem Grund wurden in der herkömmlichen Schottky-Diode eine gleichmäßig dotierte Schicht, die mit Stickstoff in einer gleichmäßigen Konzentration dotiert worden ist und die Schottky-Elektrode miteinander in Kontakt gebracht, und die Ohmsche Elektrode wurde mit einem bestimmten Bereich der gleichmäßig dotierten Schicht in Kontakt gebracht. Darüber hinaus zeigen die 9(a1) bis (a3) die Form der Leitungsbandkante, wenn keine Spannung zwischen der Schottky-Elektrode und der Ohmschen Elektrode angelegt wird (Spannung Null), die 9(b1) bis (b3) zeigen die Form der Leitungsbandkante, wenn Spannung zwischen der Schottky-Elektrode und der Ohmschen Elektrode so angelegt wird, dass die Schottky-Elektrode ein höheres Potenzial als die Ohmsche Elektrode hat (Durchlassspannung), und die 9(c1) bis (c3) zeigen die Form der Leitungsbandkante, wenn eine Spannung zwischen der Schottky-Elektrode und der Ohmschen Elektrode so angelegt wird, dass die Ohmsche Elektrode ein höheres Potenzial als die Schottky-Elektrode hat (Sperrspannung). Der Kontaktzustand zwischen der Ohmschen Elektrode 33 und dem aktiven Bereich 30 bleibt im Verlauf der Spannungsänderung im Wesentlichen unverändert, und aus diesem Grund wurde an dieser Stelle auf eine diagrammatische Darstellung dahingehend verzichtet. Darüber hinaus wurde das vorliegende Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem n-Typ Halbleiterschichten, in denen sich Elektronen als Träger bewegen, bereitgestellt worden sind, und demzufolge wurde an dieser Stelle auf eine diagrammatische Darstellung der Form der Bandkante der Valenzelektronen ebenfalls verzichtet.
  • Wie dies in den 9(a1) bis (a3) dargestellt ist, weisen sowohl die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels als auch die herkömmliche Schottky-Diode in ihrem Ausgangszustand, hohe Schottky-Barrieren (ungefähr 1 bis 2 eV) auf, die jeweils zwischen den undotierten Schichten oder den n-dotierten Schichten des aktiven Bereiches und der Schottky-Elektrode, und zwischen der gleichmäßig dotierten Schicht und der Schottky-Elektrode erzeugt werden.
  • Wie dies in den 9(b1) und (b2) dargestellt ist, wird, wenn eine Durchlassspannung an die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels angelegt wird, das Potenzial des aktiven Bereiches 30 höher, das heißt, das Energieniveau der Leitungsbandkante in den undotierten Schichten 22 und in den n-dotierten Schichten 23 des aktiven Bereiches 30 steigt an. In dieser Situation tritt eine Trägerverteilung, wie die, die in 5(a) dargestellt ist, auch in den undotierten Schichten 22 auf, und demzufolge wird der Strom sowohl durch die n-dotierten Bereiche 23 als auch durch die undotierten Bereiche 22 des aktiven Bereiches 30 hindurchgeleitet und fließt problemlos in die Schottky-Elektrode 35. Dies bedeutet, dass nicht nur die n-dotierten Schichten 23 in dem aktiven Bereich 30 sondern auch die undotierten Schichten 22 als Übergangsbereiche für Träger fungieren. Obgleich hierbei die Verteilung der Träger in den undotierten Schichten 22 so ist, wie dies in 5(a) dargestellt ist, ist die Konzentration von Verunreinigungen in diesen Schichten gering, und demzufolge wird die Streuung von Verunreinigungen in den undotierten Schichten 22 reduziert. Als Ergebnis kann der Wert des spezifischen Widerstandes des gesamten aktiven Bereiches 30 niedrig gehalten werden, und es ist möglich, einen geringen Stromverbrauch und einen starken Stromfluss zu erzielen.
  • Wenn im Gegensatz dazu, wie dies in 9(b3) dargestellt ist, eine Durchlassspannung an die herkömmliche Schottky-Diode angelegt wird, fließt der Strom von der gleichmäßig dotierten Schicht in die Schottky-Elektrode.
  • Wie dies in den 9(c1) und 9(c2) dargestellt ist, wird, wenn eine Sperrspannung an die Schottky-Diode des vorliegenden Ausführungsbeispiels angelegt wird, das gesamte Energieniveau der Leitungsbandkante in den undotierten Schichten 22 und in den n-dotierten Schichten 23 des aktiven Bereiches 30 niedriger. Wie oben bereits erwähnt, hängt der Wert der Stehspannung von dem elektrischen Feld ab, das während des Anlegens der Sperrspannung an die Verarmungsschicht angelegt wird. Anschließend gilt, je geringer die Konzentration von Verunreinigungen ist, desto abgeflachter ist die Steigung der Leitungsbandkante, so dass sich daraus logischerweise ergibt, dass, je geringer die Konzentration von Verunreinigungen ist, umso breiter die Breite der Verarmungsschicht wird. Demzufolge kann ein hoher Stehspannungswert in den undotierten Schichten 22 erzielt werden, so wie dies in 9(c1) dargestellt ist. Wenn im Gegensatz dazu in einem Fall, in dem die dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration und die Schottky-Elektrode einfach in Kontakt miteinander sind, sieht die Leitungsbandkante der dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration während des Anlegens einer Sperrspannung so aus, wie die, die in 9(c2) durch die unterbrochene Linie dargestellt ist, und die Breite der Verarmungsschicht der dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration müsste extrem eng werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Dicke der n-dotierten Schichten 23 jedoch mit 2 nm extrem dünn, wie dies durch die durchgezogene Linie in 9(c2) dargestellt ist, was daher rührt, dass sich die Verarmungsschicht von den undotierten Schichten 22 ausbreitet und sich bis zu den n-dotierten Schichten 23 ausdehnt, und die Bewegung der Elektronen nicht zustande kommen kann.
  • Darüber hinaus tritt die Verteilung der Träger in den undotierten Schichten 22 nicht auf, wenn der gesamte aktive Bereich 30 verarmt ist, und aus diesem Grund muss, um zu erreichen, dass der Strom von der Schottky-Elektrode 35 zu der dotierten Schicht 36 für Zuleitungen fließt, der Strom lediglich durch die n-dotierten Schichten 23 fließen. Da je doch die Dicke der n-dotierten Schichten 23 mit 2 nm extrem dünn ist, trifft der Strom auf einen signifikanten spezifischen Widerstand in den n-dotierten Schichten 23, so dass der Strom nicht wirklich fließt. Dies bedeutet, dass im Wesentlichen kein Ohmscher Kontakt zwischen den n-dotierten Schichten 23 und der Schottky-Elektrode 35 vorhanden ist, und dass der Schottky-Kontakt dazwischen aufrechterhalten wird. Darüber hinaus kann durch Regulieren der Dicke und der Konzentration von Verunreinigungen beispielsweise von den undotierten Schichten 22 und den n-dotierten Schichten 23 der Stehspannungswert mittels der Breite der Verarmungsschicht zwischen den dicken undotierten Schichten 22 und der Schottky-Elektrode 35 reguliert werden. Demzufolge kann ein hoher Stehspannungswert erzielt werden.
  • Im Gegensatz dazu ändert sich, wie dies in 9(c3) dargestellt ist, in einer herkömmlichen Schottky-Diode, die Breite der Verarmungsschicht der gleichmäßig dotierten Schicht je nach Konzentration von Verunreinigungen der gleichmäßig dotierten Schicht, und demzufolge können der Wert des spezifischen Widerstandes und der Stehspannungswert durch Regulieren der Konzentration von Verunreinigungen der gleichmäßig dotierten Schicht gesteuert werden. Wie dies in dem zweiten Ausführungsbeispiel erklärt worden ist, besteht dennoch eine Wechselbeziehung darin, dass die Breite der Verarmungsschicht eng wird und der Wert der Stehspannung fällt, wenn die Konzentration von Verunreinigungen der gleichmäßig dotierten Schicht angehoben wird, um den Wert des spezifischen Widerstandes zu senken, währenddessen im Gegensatz dazu der Wert des spezifischen Widerstandes steigt, wenn die Konzentration von Verunreinigungen der gleichmäßig dotierten Schicht reduziert wird. Aus diesem Grund erweist es sich mit der in 11 dargestellten herkömmlichen Schottky-Diode als schwierig, den geringen spezifischen Widerstand (geringer Stromverbrauch) und gleichzeitig die Eigenschaften der hohen Stehspannung zu erzielen, die in einem elektronischen Bauelement wünschenswert sind.
  • Im Gegensatz dazu sind in der Schottky-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Zustand mit angelegter Durchlassspannung die Träger von den n-dotierten Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration) bis in die undotierten Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration) verteilt, und darüber hinaus wird die Streuung von Verunreinigungen in den undotierten Schichten 22 reduziert, und demzufolge können sich die Träger (Elektronen) problemlos von der dotierten Schicht 36 für Zuleitungen zu der Schottky-Elektrode 35 bewegen. Im Gegensatz dazu sind in einem Zustand mit angelegter Sperrspannung die Träger in den undotierten Schichten 22 nicht vorhanden, und demzufolge erweist es sich für die Elektronen als schwierig, sich von der Schottky-Elektrode 35 zu der dotierten Schicht 36 für Zuleitungen zu bewegen, wobei sie lediglich die extrem dünnen n-dotierten Schichten 23 passieren. Dies bedeutet, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, auf die gleiche Weise wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, die Tatsache berücksichtigt wurde, dass sich die Verteilung der Träger von dem Zustand der angelegten Durchlassspannung und dem Zustand der angelegten Sperrspannung unterscheidet, und dementsprechend wurde es möglich, die Wechselbeziehung zwischen einem geringen Wert des spezifischen Widerstandes und einer hohen Sperrspannung, die in herkömmlichen Schottky-Elektroden gilt, aufzuheben.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen MESFET, der den aktiven Bereich 30, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, verwendet, beschrieben. 10 ist eine Querschnittsdarstellung, die die schematische Struktur des MESFETs, bei dem es sich um ein elektronisches Halbleiterbauelement handelt, in Übereinstimmung mit dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Wie dies in 10 dargestellt ist, wird auf der Hauptfläche des Substrates 3, bei dem es sich um ein n-Typ 6H-SiC-Substrat handelt, in dem die (0001) Off-Fläche die Hauptfläche ist, ein aktiver als eine Kanalschicht fungierender Bereich 30 bereitgestellt, in dem undotierte Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration) und n-dotierte Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration), die unter Verwendung des Verfahrens, das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, abwechselnd zu jeweils 5 Schichten aufeinander aufgebracht worden sind. Die Dicke des Substrates 3 beträgt ungefähr 100 μm, und das Substrat 3 ist im Wesentlichen halbisolierend, da es nicht mit Verunreinigungen dotiert worden ist. Die Dicke der n-dotierten Schichten 23 beträgt ungefähr 10 nm, und die Spitzenkonzentration von Stickstoff in den n-dotierten Schichten 23 beträgt 1 × 1018 Atome·cm–3. Die Dicke der undotierten Schichten 22 beträgt ungefähr 50 nm, und die Konzentration von Stickstoff in den undotierten Schichten 22 beträgt ungefähr 5 × 1015 Atome·cm–3. Mit anderen Worten bedeu tet dies, dass die Gesamtdicke des aktiven Bereiches 30, der als der Kanalbereich des MESFET fungiert, ungefähr 300 nm beträgt.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind des Weiteren auf der undotierten Schicht 22 auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches 30 eine Gateelektrode 38, bei der es sich um eine Schottky-Elektrode handelt, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht und die in Schottky-Kontakt mit dieser undotierten Schicht 22 ist, und eine Source-Elektrode 39a und ein Drain-Elektrode 39b bereitgestellt, bei denen es sich um Ohmsche Elektroden handelt, die aus einer Nickellegierung (Ni) bestehen und die einander gegenüberliegend angeordnet sind und die Gateelektrode 38 zwischen sich eingebettet haben. Die Gatelänge der Gateelektrode 38 beträgt ungefähr 1 μm.
  • Die Struktur des in 10 dargestellten MESFETs wird mittels Durchführens der folgenden Vorgehensweise gebildet. Zunächst wird das Substrat 3, bei dem es sich um ein halbisolierendes SiC-Substrat handelt, in den in 1 dargestellten Kristallwachstumsapparat platziert, anschließend wird Gasphasenabscheidung CVD so durchgeführt, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und die undotierten Schichten 22 und die n-dotierten Schichten 23 werden durch Epitaxie abwechselnd zu jeweils 5 Schichten aufeinander aufgebracht, um den aktiven Bereich 30 auszubilden. Als Nächstes werden die Source-Elektrode 39a und die Drain-Elektrode 39b, die aus einer Nickellegierung (Ni) bestehen, auf dem Substrat ausgebildet. In dieser Situation sind die Source-Elektrode 39a und die Drain-Elektrode 39b in Schottky-Kontakt mit der undotierten Schicht 22 auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches 30, die Charakteristik des Kontaktes wird jedoch zu einem späteren Zeitpunkt in einen Ohmschen Kontakt mit der undotierten Schicht 22 auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches 30 geändert, indem die Source-Elektrode 39a und die Drain-Elektrode 39b drei Minuten lang einem thermischen Prozess bei 1000°C unterzogen wird. Anschließend wird die Gate-Elektrode 38, die aus einer Nickellegierung (Ni) besteht, auf dem Substrat ausgebildet, wonach der oben erwähnte thermische Prozess nicht durchgeführt wird, und demzufolge wird zwischen der Gate-Elektrode 38 und der undotierten Schicht 22 auf dem am weitesten oben liegenden Abschnitt des aktiven Bereiches 30 ein Schottky-Kontakt aufrecht erhalten.
  • In diesem Fall wurde ein MESFET als Vergleichsbeispiel durch Bereitstellen einer gleichmäßig dotierten Schicht, in die Stickstoff mit einer gleichmäßigen Konzentration 1 × 1017 Atome·cm–3) auf einem halbisolierenden SiC-Substrat dotiert wurde, hergestellt, und die Gate-, die Source- und die Drain-Elektrode wurden, wie die des vorliegenden Ausführungsbeispieles, auf der gleichmäßig dotierten Schicht bereitgestellt, um die gleichmäßig dotierte Schicht in eine Kanalschicht umzuwandeln.
  • Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keine Spannung an die Gateelektrode 38 angelegt wird, sondern eine positive Spannung an die Drain-Elektrode 39b angelegt wird, wird eine Potenzialdifferenz ähnlich der bei Sperrspannung in dem dritten Ausführungsbeispiel in dem aktiven Bereich 30 zwischen dem Bereich direkt unterhalb der Drain-Elektrode 39b und dem Bereich direkt unterhalb der Gateelektrode 38 erzeugt, wobei die Breite der Verarmungsschicht jedoch gering ist. Im Gegensatz dazu ist keine Potenzialdifferenz zwischen dem Bereich direkt unterhalb der Source-Elektrode 39a und dem Bereich direkt unterhalb der Gateelektrode 38 vorhanden. Dies führt dazu, dass die Träger (Elektronen) in den undotierten Schichten 22 in dem aktiven Bereich 30, so wie dies in 9(b1) dargestellt ist, erzeugt werden, und, so wie dies in 9(b2) dargestellt ist, in den n-dotierten Schichten 23 in dem aktiven Bereich 30 erzeugt werden, und, in der gleichen Weise wie in dem dritten Ausführungsbeispiel, wandern die Elektronen innerhalb des aktiven Bereiches 30 von dem Bereich direkt unterhalb der Source-Elektrode 39a zu dem Bereich direkt unterhalb der Drain-Elektrode 39b. Hierbei strömen die Elektronen sowohl durch die undotierten Schichten 22 als auch durch die n-dotierten Schichten 23, und demzufolge ist es aufgrund derselben Effekte wie die des dritten Ausführungsbeispiels möglich, eine hohe Elektronenbeweglichkeit und einen geringen spezifischen Widerstand zu erzielen.
  • Wenn als Nächstes eine negative Spannung an die Gateelektrode 38 angelegt wird, tritt eine große Potenzialdifferenz auf die gleiche Weise wie bei einer Sperrspannung in dem dritten Ausführungsbeispiel in dem aktiven Bereich 30 zwischen dem Bereich direkt unterhalb der Gateelektrode 38 und dem Bereich direkt unterhalb der Drain-Elektrode 39b auf. Im Gegensatz dazu tritt dieselbe Potenzialdifferenz wie die bei der Sperrspannung in dem dritten Ausführungsbeispiel in dem Bereich direkt unterhalb der Source-Elektrode 39a und dem Bereich direkt unterhalb der Gateelektrode 38 auf. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich eine Verarmungsschicht in großem Maße in dem aktiven Be reich 30 direkt unterhalb der Gateelektrode 38 ausdehnt. Auf diese Weise wird es aufgrund derselben Effekte, wie denen, die im Zusammenhang mit dritten Ausführungsbeispiel gesehen wurden, für die Elektronen schwierig, sich nur durch die dünnen n-dotierten Schichten 23 hindurchzubewegen, und aus diesem Grund kann eine hohe Stehspannung zwischen Source und Drain erzielt werden.
  • Die Ergebnisse einer Bewertung der Leistung des MESFETs in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sowie ein Vergleich der Leistung des MESFETs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit den Leistungen eines herkömmlichen MESFET, werden im Folgenden erläutert.
  • Zunächst wurden der MESFET des vorliegenden Ausführungsbeispiels und ein herkömmlicher MESFET in Bezug auf die Eigenschaften der Stehspannung zwischen Gate- und Sourceverglichen. Mit dem MESFET in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Kanalschicht der aktive Bereich 30 ist, der durch abwechselndes aufeinander Aufbringen von undotierten Schichten und n-dotierten Schichten zu jeweils fünf Schichten ausgebildet wird, beträgt die Stehspannung 120 V, das heißt, das Vierfache des Wertes der Stehspannung eines herkömmlichen MESFETs.
  • Als Nächstes wurde die Abhängigkeit der Gatespannung (Strom- und Spannungscharakteristiken I–V) der Beziehung zwischen dem Drainstrom und der Drainspannung in dem MESFET des vorliegenden Ausführungsbeispiels bewertet. Durch Anlegen einer gleichbleibenden Spannung zwischen der Source-Elektrode 39a und der Drain-Elektrode 39b und durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode 38, wird der Strom zwischen Source und Drain in Übereinstimmung mit der Spannung, die an die Gateelektrode 38 angelegt wird, moduliert, und demzufolge wird ein Schaltvorgang erzielt. Hierbei kann ein stabiler Drainstrom ohne jeglichen Durchschlag selbst dann erzielt werden, wenn die Drainspannung einen Wert von 140 V oder mehr beträgt.
  • 12 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Messung der Abhängigkeit der Gatespannung (Strom- und Spannungseigenschaften I–V) der Beziehung zwischen dem Drainstrom und der Drainspannung in dem MESFET des vorliegenden Ausführungsbeispiels darstellt. In 12 stellt die horizontale Achse die Drainspannung Vds (V) dar, und die vertikale Achse stellt den Drainstrom Ids (A) dar, wobei die Gatespannung Vg der Parameter ist.
  • Darüber hinaus wurde die Steilheit nahe der Schwellenspannung in dem MESFET des vorliegenden Ausführungsbeispiels und in dem herkömmlichen MESFET gemessen. Anhand dieser Ergebnisse wurde festgestellt, dass die Übertragungssteilheit des oben beschriebenen MESFETs des vorliegenden Ausführungsbeispiels, bei dem der aktive Bereich 30 als die Kanalschicht dient, ungefähr zwei mal so hoch ist, wie die in einem herkömmlichen MESFET, bei dem eine gleichmäßig dotierte Schicht als Kanalschicht verwendet wird. Dies resultiert aus dem oben erwähnten Ansteigen der Elektronenbeweglichkeit in dem MESFET des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
  • Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse kann der MESFET in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Effekte eines geringen Stromverbrauchs, einer hohen Stehspannung und einer hohen Verstärkung erzielen.
  • Weitere Ausführungsbeispiele
  • In dem oben beschriebenen zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel wurden die n-dotierten Schichten als die dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration unter Verwendung von Stickstoff ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, ein Dotierungsgas zu verwenden, das andere Elemente (beispielsweise Phosphor (P) oder Arsen (As)) als Dotierungsstoff enthält, der eine n-Leitfähigkeit in den dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration und/oder den dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration aufweist.
  • Darüber hinaus wurden in dem oben beschriebenen zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel die n-dotierten Schichten als die dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration ausgebildet, es versteht sich jedoch von selbst, dass, wenn ein Dotierungsgas, das Atome enthält, die eine p-Leitfähigkeit erzeugen wie beispielsweise Boron (B), Aluminium (Al) oder Gallium (Ga) zum Ausbilden der dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration und/oder der dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration verwendet wird, p-dotierte Schichten ausgebildet werden, die eine extrem spitz verlaufende Verteilung der Konzentration in ihren Übergangsbereichen haben.
  • Die undotierten Schichten 22 (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration = die ersten Halbleiterschichten) und die n-dotierten Schichten 23 (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration = die zweiten Halbleiterschichten) in dem aktiven Bereich 30 werden mittels demselben Material, SiC, ausgebildet. Durch Ausbilden der zwei Schichten aus einem gemeinsamen Material wird die Steigung der Potenzialbarriere zwischen den zwei Schichten flacher, und demzufolge können sich die Träger leicht innerhalb des gesamten aktiven Bereiches verteilen.
  • In der vorliegenden Erfindung ist es nicht nur möglich, Gasphasenabscheidung CVD sondern auch andere Verfahren wie beispielsweise Vakuumzerstäuben (Sputtern), Vakuumaufdampfen oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) zum aufeinander Aufbringen von dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration (einschließlich der undotierten Schichten) und den dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration anzuwenden.
  • Experimentelle Beispiele
  • Erstes experimentelles Beispiel
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung eines ersten experimentellen Beispiels in Bezug auf die grundlegenden Eigenschaften eines aktiven Bereiches mit δ-dotierten Schichten angeführt, das zum Nachweisen der Effekte der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde. In diesem ersten experimentellen Beispiel wurden, allgemein gesagt, zwei Typen von Substraten, die einen aktiven Bereich haben, hergestellt. Das erste von ihnen ist Probe A, die einen aktiven Bereich hat, der durch aufeinander Aufbringen in Schichten einer Vielzahl von n-Typ δ-dotierten Schichten (dotierte Schichten mit einer hohen Konzentration), die 10 nm dick sind und eine Stickstoffkonzentration von 1 × 1018 Atome·cm–3 haben, und einer Vielzahl von undotierten Schichten (dotierte Schichten mit einer geringen Konzentration), die 50 nm dick sind, ausgebildet wurde. Das andere Substrat ist Probe B, die einen aktiven Bereich hat, der durch aufeinander Aufbringen in Schichten einer Vielzahl von δ-dotierten Schichten mit einer Dicke von 20 nm und einer Vielzahl von undotierten Schichten mit einer Dicke von 100 nm ausgebildet wurde. Als Nächstes wurde eine Schottky-Elektrode auf diesen aktiven Bereichen bereitgestellt, um eine Schottky-Diode zu bilden, die die in 6 dargestellte Struktur hat. Dementspre chend ist das Verhältnis der Dicke der δ-dotierten Schichten zu den undotierten Schichten sowohl in Probe A als auch in Probe B 1 : 5, und aus diesem Grund ist die durchschnittliche Konzentration von Verunreinigungen der Probe A und der Probe B dieselbe. Die Daten der voranstehend erläuterten 4 sind für die Probe B, in der die Dicke der δ-dotierten Schichten 20 nm beträgt. Hierbei ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung der aktive Bereich (Kanalbereich), der durch aufeinander Aufbringen in Schichten der Vielzahl von δ-dotierten Schichten und der Vielzahl der undotierten Schichten erzeugt wurde, ebenfalls als die δ-dotierte Kanalschicht bezeichnet wird.
  • 13 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Messung durch das CV-Verfahren der Trägerkonzentration in der Schottky-Diode darstellt, um genau das Profil der δ-dotierten Schichten in einem Fall zu überprüfen, in dem die Konzentration von Stickstoff 1 × 1018 Atome·cm–3 beträgt. Die Messung unter Verwendung des CV-Verfahrens wurde durch Ändern der Vorspannung zwischen 0,5 V und –0,2 V und zwischen 0,2 V und –2 V in einer Schottky-Diode mit einer ringförmigen Schottky-Elektrode bestehend aus einer Nickellegierung (Ni) mit einem Durchmesser von 300 μm und durch Anlegen eines überlagerten Hochfrequenzsignals von 1 MHz mit einer sehr kleinen Amplitude durchgeführt. Anschließend ist das Profil der Konzentration von Verunreinigungen, das in der Zeichnung dargestellt ist, das, bei dem die δ-dotierten Schichten von dem aktiven Bereich entfernt werden, in dem δ-dotierte Schichten mit einer Dicke von 10 nm und undotierte Schichten mit einer Dicke von 50 nm in Schichten aufeinander aufgebracht wurden. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, ist das Konzentrationsprofil in der Tiefenrichtung im Wesentlichen in vertikaler Richtung symmetrisch, und es zeigt, dass aufgrund des Epitaxie-Verfahrens in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die Dotierungs-Speichereffekte (zurückbleibende Effekte des Dotierungsstoffes) während des epitaktischen Aufwachsens mit CVD außer Acht gelassen werden können. Darüber hinaus beträgt die planare Konzentration von Trägern der δ-dotierten Schichten in Übereinstimmung mit dem CV-Verfahren 1,5 × 1012 cm–2, was eine vergleichsweise gute Übereinstimmung mit der planaren Konzentration von ungefähr 2,5 × 1012 Atomen·cm–3 ist, die anhand der Messung des Hall-Koeffizienten erhalten wurde. Darüber hinaus beträgt die Halbwertsbreite dieses impulsgeformten Profils 12 nm, was eine beträchtliche Spitzigkeit demonstriert.
  • 14 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Messung des Spektrums der Photolumineszenz der Bandkanten der δ-dotierten Schichten in dem 6H-SiC-Substrat darstellt. Dieses Spektrum wurde bei einer Temperatur von unter 8 K erhalten, und für die Anregungsquelle wurde ein He-Cd-Laser mit einer Intensität von 0,5 mW verwendet. Dieses Diagramm vergleicht das Spektrum, das von einer undotierten Schicht des aktiven Bereiches erhalten wurde, in dem δ-dotierte Schichten mit einer Dicke von 10 nm und undotierte Schichten mit einer Dicke von 50 nm in Schichten aufeinander aufgebracht wurden, mit dem Spektrum, das von einer undotierten Schicht mit einer Dicke von 1 μm erhalten wurde. Wie dies durch den Graph dargestellt ist, weisen beide Spektrenmuster Lumineszenzspitzen in denselben Wellenlängenbereichen und bei denselben Intensitäten auf, und demzufolge kann erkannt werden, dass beide dieselbe Konzentration von Verunreinigungen haben. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass kaum ein Anstieg in der Konzentration von Verunreinigungen aufgrund der Streuung der Verunreinigungen von den δ-dotierten Schichten in den undotierten Schichten der aufgeschichteten Struktur, die aus δ-dotierten Schichten und undotierten Schichten besteht, gesehen werden konnte, und dass erkennbar ist, dass diese Schichten aufeinander aufgebracht wurden, währenddessen das im Wesentlichen gewünschte Profil der Verunreinigungskonzentration beibehalten wurde. Besondere Berücksichtigung sollte der Tatsache beigemessen werden, dass die Konzentration von Verunreinigungen der undotierten Schichten auf einen geringen Wert von ungefähr 5 × 1016 Atome·cm–3 reguliert wurde. Dies bedeutet, dass anhand der Daten, die in 4 dargestellt sind, erfasst wurde, dass die Konzentration von Verunreinigungen in den undotierten Schichten in der Größenordnung von 1017 Atome·cm–3 lag, dennoch wurde diese Abweichung durch die Grenzen der Messempfindlichkeit unter Verwendung von Sekundärionenmassenspektrometrie SIMS verursacht. Anschließend wurde unter Verwendung eines Photoluminiszenzverfahrens bestätigt, das die Konzentration von Verunreinigungen der undotierten Schichten in dem aktiven Bereich der vorliegenden Erfindung, der durch abwechselndes aufeinander Aufbringen von δ-dotierten Schichten und undotierten Schichten ausgebildet wurde, einer geringen Konzentration von ungefähr 5 × 1016 Atome·cm–3 war.
  • 15(a) zeigt die Daten, die die Temperaturabhängigkeit der Elektronenbeweglichkeit in einer 6H-SiC-Schicht illustriert, und 15(b) zeigt die Daten, die die Temperaturabhängigkeit der Elektronenkonzentration in derselben Schicht illustrieren. In den 15(a) und 15(b) stellen O-Markierungen die Daten von der 6H-SiC-Schicht (Probe A) dar, die durch aufeinander Aufbringen in Schichten von δ-dotierten Schichten (in denen Stickstoff der Dotierungsstoff ist) mit einer Dicke von 10 nm und undotierten Schichten mit einer Dicke von 50 nm ausgebildet wird,
    Figure 00400001
    -Markierungen stellen die Daten von den gleichmäßig dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration (1,8 × 1016 cm–3) der 6H-SiC-Schicht dar, und
    Figure 00400002
    -Markierungen stellen die Daten von den gleichmäßig dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration (1,3 × 1018 cm–3) der 6H-SiC-Schicht dar. Wie dies in den 15(a) und 15(b) dargestellt ist, ist in den gleichmäßig dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration (1,8 × 1016 cm–3) der 6H-SiC-Schicht eine geringe Konzentration von Verunreinigungen enthalten, und demzufolge ist die Beweglichkeit der Elektronen in diesen Schichten groß, da die Streuung der Träger, welche durch die Verunreinigungen verursacht wird, wenn sich die Träger bewegen, geringer wird. Im Gegensatz dazu ist in den gleichmäßig dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration (1,3 × 1018 cm–3) der 6H-SiC-Schicht die Konzentration von Verunreinigungen hoch, und demzufolge ist die Beweglichkeit der Elektronen in diesen Schichten gering, da die Streuung der Träger, welche durch die Verunreinigungen verursacht wird, wenn sich die Träger bewegen, größer wird. Dies bedeutet, dass eine Wechselbeziehung zwischen der Trägerkonzentration und den Charakteristiken der Trägerbeweglichkeit besteht. Im Gegensatz dazu kann gesehen werden, dass in den δ-dotierten Schichten in dem aktiven Bereich der Probe A die Elektronenkonzentration im Wesentlichen so hoch ist wie die der gleichmäßig dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration, und dass die Beweglichkeit der Elektronen hoch ist. Dies bedeutet, dass der aktive Bereich der vorliegenden Erfindung eine hohe Konzentration von Elektronen hat und gleichzeitig eine hohe Elektronenbeweglichkeit erzielen kann, und demzufolge ist erkennbar, dass diese Struktur als der Bereich der Dioden und Transistoren geeignet ist, durch den sich die Elektronen bewegen. Wenn es sich bei den Trägern um Löcher handelt, besteht im Grunde genommen keine Änderung verglichen mit dem Fall, in dem die Träger Elektronen sind, so dass demzufolge angenommen werden kann, dass in p-Typ δ-dotierten Schichten die Konzentration von Löchern auf einem hohen Niveau gehalten werden kann, während eine hohe Beweglichkeit der Löcher erzielt werden kann.
  • 16 zeigt die Daten, die die Temperaturabhängigkeit der Elektronenbeweglichkeit in Probe A, die einen aktiven Bereich hat, der durch aufeinander Aufbringen von δ-dotierten Schichten mit einer Dicke von 10 nm und von undotierten Schichten mit einer Dicke von 50 nm ausgebildet worden ist, und in der Probe B illustrieren, die einen aktiven Bereich hat, der durch aufeinander Aufbringen von δ-dotierten Schichten mit einer Dicke von 20 nm und undotierten Schichten mit einer Dicke von 100 nm ausgebildet worden ist. Diese Daten zu der Elektronenbeweglichkeit wurden durch Messen der Proben innerhalb eines Temperaturbereiches von 77 bis 300 K gewonnen. Wie dies bereits obenstehend erwähnt wurde, weisen Probe A und Probe B das gleiche Dickeverhältnis der Dicke der δ-dotierten Schichten zu der Dicke der undotierten Schichten von 1 : 5 auf, und trotz der Tatsache, dass sowohl der Probe A als auch der Probe B dieselbe durchschnittliche Konzentration von Verunreinigungen hinzugefügt wurde, kann anhand des Graphen gesehen werden, dass die Elektronenbeweglichkeit in Probe A größer als die Elektronenbeweglichkeit in Probe B ist. Insbesondere zeigt der Graph, dass in den niedrigen Temperaturbereichen die Elektronenbeweglichkeit in Probe B mit einem Sinken der Temperatur wegen der Streuung aufgrund von ionisierten Verunreinigungen abnimmt, in Probe A wird jedoch eine hohe Elektronenbeweglichkeit selbst dann aufrecht erhalten, wenn die Temperatur sinkt.
  • 17(a) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Bandstruktur der Leitungsbandkante in Probe A zeigt, die δ-dotierte Schichten mit einer Dicke von 10 nm hat, und 17(b) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Verteilung der Trägerkonzentration in derselben Probe zeigt. 18(a) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Bandstruktur der Leitungsbandkante in Probe B zeigt, die δ-dotierte Schichten mit einer Dicke von 20 nm hat, und 18(b) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der Verteilung der Trägerkonzentration in derselben Probe zeigt. Wie dies in den 17(a) und 18(a) dargestellt ist, sind in einem Querschnitt, der senkrecht zu den δ-dotierten Schichten verläuft, die Elektronen in einem V-Typ Coulomb-Potenzial (Quantenmulde) eingeschlossen, das zwischen positiv geladenen Donatorschichten eingebettet ist, und in diesen Quantenmulden werden Quantenzustände erzeugt. Die effektive Masse der Elektronen beträgt 1,1, und die dielektrische Konstante der 6H-SiC-Schicht beträgt 9,66. Die Background-Konzentration der Träger der 6H-SiC-Schicht, die für die undotierten Schichten verwendet wird, beträgt 5 × 1015 cm–3, und die Konzentration der Träger in den n-Typ δ-dotierten Schichten beträgt 1 × 1018 cm–3.
  • Wie dies in 17(B) dargestellt ist, sind in den δ-dotierten Schichten mit einer Dicke von 10 nm (Probe A) die zweidimensionalen Elektronen weit in die undotierten Schichten verstreut, die zwischen den δ-dotierten Schichten eingebettet sind, und der Bereich, in dem die Elektronenkonzentration 2 × 1016 cm–3 oder höher war, befand sich bei einem Abstand von 25 nm von der Schnittstelle. Dies bedeutet, dass diese Trägerkonzentration mit der Trägerkonzentration übereinstimmt, die schematisch in 5(a) dargestellt ist, und es ist ersichtlich, dass die Träger von den δ-dotierten Schichten in die undotierten Schichten wandern.
  • Im Gegensatz dazu, überlappen, so wie dies in 18(b) dargestellt ist, in den δ-dotierten Schichten mit einer Dicke von 20 nm (Probe B) die Bereiche, in denen eine hohe Trägerrate vorhanden ist, die durch die Wellenfunktion der Elektronen reguliert wird, mit den δ-dotierten Schichten, die Zentren mit Ionenstreuung aufweisen, stark miteinander, und demzufolge befindet sich der Bereich, in dem die Elektronenkonzentration 2 × 1016 cm–3 oder höher war, innerhalb eines Abstandes von 11 nm von der Schnittstelle. Das heißt, es wurde herausgefunden, dass eine relativ geringe Bewegung der Träger von den δ-dotierten Schichten in die undotierten Schicht vorzufinden ist.
  • Zweites experimentelles Beispiel
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung eines zweiten experimentellen Ausführungsbeispiels angeführt, in dem ein aktiver Bereich, so wie der, der in dem ersten experimentellen Beispiel offenbart worden ist, der δ-dotierte Schichten hat, welche eine hohe Elektronenbeweglichkeit aufweisen, als Kanalbereich eines MESFETs verwendet wird.
  • 19 ist eine Querschnittsdarstellung die schematisch die Struktur des MESFETs in Übereinstimmung mit diesem experimentellen Beispiel zeigt. Wie dies in 19 dargestellt ist, enthält der MESFET, der in diesem experimentellen Beispiel verwendet wird, ein 6H-SiC-Substrat (Hauptfläche ist die (0001)-Fläche); eine undotierte SiC-Grundschicht mit einer Dicke von ungefähr 3 μm, die epitaktisch auf das 6H-SiC-Substrat aufgewachsen wurde; einen aktiven Bereich, der durch abwechselndes aufeinander Aufbringen in Schichten auf die undotierte Grundschicht von epitaktisch aufgewachsenen δ-dotierten Schichten mit einer Dicke von 10 nm (mit einer Konzentration von Verunreinigungen (Stickstoff) von ungefähr 1 × 1018 Atome·cm–3) und undotierten Schichten mit einer Dicke von 50 nm zu jeweils fünf Schichten ausgebildet wurde; eine Gateelektrode (Ni), die auf dem Mittelabschnitt des aktiven Bereiches bereitgestellt ist; zwei n+-SiC-Schichten (Source- und Drain-Bereiche), die an beiden Enden des aktiven Bereiches so bereitgestellt sind, dass sie die Gateelektrode (Ni) zwischen sich eingebettet haben; und eine Source-Elektrode (Ni) und eine Drain-Elektrode (Ni), die auf den n+-SiC-Schichten bereitgestellt sind. Der am weitesten oben liegende Abschnitt des aktiven Bereiches ist eine undotierte Schicht, und dieser am weitesten oben liegende Abschnitt ist in Schottky-Kontakt mit der Gateelektrode (Ni). Darüber hinaus sind die n+-SiC-Schicht und die Source-(Ni) und die Drain-Elektrode (Ni) in Ohmschem Kontakt. Die Gatelänge der Gateelektrode (Ni) beträgt ungefähr 2 μm, der Abstand zwischen der Source-Elektrode (Ni) und der Drain-Elektrode (Ni) beträgt ungefähr 150 μm, und die Gatebreite beträgt ungefähr 5 μm.
  • Hierbei wird in dem Herstellungsprozess des MESFETs der Zustand des Ohmschen Kontaktes zwischen der n+-SiC-Schicht und der Source-(Ni) und der Drain-Elektrode (Ni) mittels Durchführens von Tempern bei 1000 C für fünf Minuten nach dem Ausbilden der Elektroden (Ni) geschaffen. Der Wert des spezifischen Widerstandes des Ohmschen Kontaktes, der durch die Zeitbereichmethode TLM (Transmission Line Method) gemessen wird, beträgt beispielsweise ungefähr 1 × 10–5 Ωcm2. Die Struktur des vertieft liegenden Gates wird durch Strukturieren der n+-SiC-Schicht durch plasmareaktives Ionenätzen (RIE) unter der Verwendung von CF4 und O2 ausgebildet. Hierbei ist die Durchflussrate von CF4 15 sccm (,0,015 l/min), die Durchflussrate von O2 ist 15 sccm (,0,015 l/min), und der Druck beträgt 50 mTorr (,6,67 Pa). Durch Einstellen der Ätzrate auf einen so geringen Wert wie beispielsweise ungefähr 15 nm/min bei einem Hochfrequenzeingang von ungefähr 80 W kann der Schaden auf dem Oberflächenabschnitt der SiC-Schicht aufgrund des Ionenbeschusses reduziert werden.
  • 20 ist ein Diagramm, das die Strom- und Spannungseigenschaften (I–V) des MESFETs darstellt, der in diesem experimentellen Beispiel hergestellt wurde. In 20 stellt die horizontale Achse die Spannung zwischen Drain und Source dar, die vertikale Achse stellt den Stromfluss zwischen Drain und Source dar, und die Gate-Source-Spannung Vgs dient als Parameter. Wenn die Gate-Source-Spannung Vgs 0 V beträgt, und die Drain-Source-Spannung 100 V beträgt, beträgt die extrinsische Steilheit 15 mS/mm (S = 1/Ω), und die Drainstromdichte beträgt 96 mA/mm. Wenn die Gatelänge eines Feldeffekttransistors FET mit einer δ-dotierten Kanalschicht 0,5 μm beträgt, beträgt die extrinsische Steilheit im Idealfall 60 mS/mm. Das heißt, es ist erkennbar, dass die Kanalbeweglichkeit des FET mit einem δ-dotierten Kanal in Übereinstimmung mit diesem experimentellen Beispiel größer ist als die Kanalbeweglichkeit eines herkömmlichen FET des 6H-SiC-Typs. Da darüber hinaus die Leistung P des MESFET durch die Gleichung: P = Vdsmax·Idsmax/8ausgedrückt wird, ist ersichtlich, dass der MESFET dieses experimentellen Ausführungsbeispiels für ein elektronisches Bauelemente geeignet ist.
  • Anhand von 20 kann gesehen werden, dass, wenn die Gate-Source-Spannung –12 V beträgt, die Durchschlagspannung zwischen Drain und Source wenigstens 150 V oder mehr beträgt. Obgleich dies in 20 nicht dargestellt ist, betrug die Durchschlagsspannung zwischen Drain und Source, wenn die Gate-Source-Spannung –12 V ist, ungefähr 200 V. Das heißt, der sogenannte Stehspannungswert des MESFETs in Übereinstimmung mit diesem experimentellen Beispiel beträgt ungefähr 150 bis 200 V.
  • 21 ist ein Graph, der die Abhängigkeit des Gatesperrstroms von der Gate-Source-Sperrspannung in dem MESFET dieses experimentellen Ausführungsbeispiels darstellt. Wie dies in 21 dargestellt ist, beträgt die Gate-Durchschlagspannung, die als die Sperrspannung zwischen Gate und Source definiert wird, wenn der durchschnittliche Gatesperrstrom 1 mA/mm beträgt, ungefähr 140 V. Darüber hinaus beträgt die Höhe der Schottky-Barriere 1,2 eV, und der n-Wert beträgt 1,1. Die obenstehenden Ergebnisse demonstrieren, dass der MESFET, der eine δ-dotierte Kanalschicht in Übereinstimmung mit diesem experimentellen Beispiel hat, eine hohe Durchschlagspannung und eine hohe Steilheit aufweist.
  • Durch Kombinieren der oben beschriebenen expeirimentellen Beispiele mit anderen Simulationsdaten wurde herausgefunden, dass die Dicke der dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration (δ-dotierte Schichten), wenn eine SiC-Schicht verwendet wird, wenigstens eine Monoschicht ist (ungefähr 10 Angström) und weniger als 20 nm beträgt. Darüber hinaus wird es bevorzugt, dass die Dicke der dotierten Schichten mit einer ge ringen Konzentration (schließt die undotierten Schichten mit ein) wenigstens ungefähr 10 nm jedoch nicht mehr als ungefähr 100 nm beträgt. Die Dicke dieser dotierten Schichten mit einer hohen Konzentration und der dotierten Schichten mit einer geringen Konzentration kann geeigneterweise in Übereinstimmung mit dem Typ und dem Zweck des aktiven Elementes (beispielsweise Diode oder Transistor), für den sie bestimmt sind, ausgewählt werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann in Vorrichtungen wie beispielsweise Schottky-Dioden, MESFETs, MOSFETs, IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode) und DMOS-(Doppeldiffusions-Metalloxid-Halbleiter) Vorrichtungen eingesetzt werden, die in elektronische Bauelemente und insbesondere in Bauelemente und elektronische Bauelemente, die Hochfrequenzsignale bedienen, eingebaut werden.

Claims (4)

  1. Halbleitervorrichtung, die auf einem Substrat (3) einen aktiven Bereich (30) aufweist, wobei der aktive Bereich (30) konfiguriert wird, indem abwechselnd vorgesehen werden: erste Halbleiterschichten (22), die mehrfach vorhanden sind, wobei eine von ihnen auf dem Substrat (5) vorhanden ist, und zweite Halbleiterschichten (23), die mehrfach vorhanden sind und jeweils aus einer δ-dotierten Schicht bestehen, die eine höhere Konzentration von Verunreinigungen für Träger enthalten als die ersten Halbleiterschichten (22) und die eine geringere Schichtdicke haben als die ersten Halbleiterschichten, wobei die ersten Halbleiterschichten (22) und die zweiten Halbleiterschichten (23) aus dem gleichen Material bestehen, wobei die Dicke der zweiten Halbleiterschichten wenigstens eine Monoschicht ist und weniger als 20 nm beträgt, wobei die Konzentration von Verunreinigungen für Träger in der ersten Halbleiterschicht weniger als 1 × 1017 Atome·cm–3 beträgt, und die Konzentration von Verunreinigungen für Träger in der zweiten Halbleiterschicht wenigstens 1 × 1017 Atome·cm–3 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Halbleiterschichten SiC-Schichten sind, und die Konzentration von Verunreinigungen für Träger in der zweiten Halbleiterschicht 1 × 1018 Atome·cm–3 oder weniger beträgt.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der ersten Halbleiterschichten (22) wenigstens ungefähr 10 nm und maximal ungefähr 100 nm beträgt.
  3. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitervorrichtung des Weiteren eine Schottky-Elektrode (35) umfasst, die einen Schottky-Kontakt mit einer ersten seitlichen Fläche der ersten Halbleiterschichten (22) und den zweiten Halbleiterschichten (23) der aktiven Bereiche schafft, und eine Elektrode (37), die mit einer zweiten seitlichen Fläche der ersten Halbleiterschichten (22) und der zweiten Halbleiterschichten (23) des aktiven Bereiches verbunden ist, wobei die zweite seitliche Fläche in einem bestimmten Abstand zu der ersten seitlichen Fläche angeordnet ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren eine dotierte Schicht (36) für Zuleitungen umfasst, die ausgebildet wird, indem eine hohe Konzentration an Verunreinigungen in einen Bereich des aktiven Bereiches eingebracht wird, der sich in einem bestimmten Abstand zu der ersten seitlichen Fläche der ersten Halbleiterschichten (22) und der zweiten Halbleiterschichten (23) befindet, und wobei die Elektrode (37) in Ohmschem Kontakt mit der dotierten Schicht (36) für Zuleitungen ist.
DE60033656T 2000-03-03 2000-11-20 Halbleiteranordnung Expired - Fee Related DE60033656T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000058964 2000-03-03
JP2000058964 2000-03-03
PCT/JP2000/008155 WO2001067521A1 (fr) 2000-03-03 2000-11-20 Dispositif a semiconducteur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60033656D1 DE60033656D1 (de) 2007-04-12
DE60033656T2 true DE60033656T2 (de) 2007-06-21

Family

ID=18579479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60033656T Expired - Fee Related DE60033656T2 (de) 2000-03-03 2000-11-20 Halbleiteranordnung

Country Status (10)

Country Link
US (2) US6690035B1 (de)
EP (1) EP1189287B1 (de)
JP (1) JP3527496B2 (de)
KR (1) KR100655022B1 (de)
CN (1) CN1181561C (de)
AT (1) ATE355615T1 (de)
AU (1) AU1416601A (de)
DE (1) DE60033656T2 (de)
TW (1) TW473843B (de)
WO (1) WO2001067521A1 (de)

Families Citing this family (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3527496B2 (ja) 2000-03-03 2004-05-17 松下電器産業株式会社 半導体装置
US6686616B1 (en) 2000-05-10 2004-02-03 Cree, Inc. Silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors
WO2002061842A1 (fr) * 2001-01-31 2002-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Film cristallin a semi-conducteurs
JP2002252233A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US6906350B2 (en) * 2001-10-24 2005-06-14 Cree, Inc. Delta doped silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors having a gate disposed in a double recess structure
JP2003234301A (ja) * 2001-10-25 2003-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体基板、半導体素子及びその製造方法
EP1306890A2 (de) 2001-10-25 2003-05-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Halbleitersubstrat und -bauelement aus SiC und Verfahren zu deren Herstellung
US6897495B2 (en) * 2001-10-31 2005-05-24 The Furukawa Electric Co., Ltd Field effect transistor and manufacturing method therefor
US7470941B2 (en) * 2001-12-06 2008-12-30 Hrl Laboratories, Llc High power-low noise microwave GaN heterojunction field effect transistor
US7919791B2 (en) 2002-03-25 2011-04-05 Cree, Inc. Doped group III-V nitride materials, and microelectronic devices and device precursor structures comprising same
CA2483403A1 (en) * 2002-04-30 2003-11-13 Jeffrey S. Flynn High voltage switching devices and process for forming same
DE10250889B4 (de) * 2002-10-31 2006-12-07 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verbesserte SiC-Barrierenschicht für eine Kupfermetallisierungsschicht mit einem Dielektrikum mit kleinem ε und Verfahren zur Herstellung derselben
US6956239B2 (en) 2002-11-26 2005-10-18 Cree, Inc. Transistors having buried p-type layers beneath the source region
JP4469139B2 (ja) * 2003-04-28 2010-05-26 シャープ株式会社 化合物半導体ｆｅｔ
US7253015B2 (en) 2004-02-17 2007-08-07 Velox Semiconductor Corporation Low doped layer for nitride-based semiconductor device
DE102005013894B4 (de) * 2004-06-30 2010-06-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektromagnetische Strahlung erzeugender Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung
US7265399B2 (en) 2004-10-29 2007-09-04 Cree, Inc. Asymetric layout structures for transistors and methods of fabricating the same
US7348612B2 (en) 2004-10-29 2008-03-25 Cree, Inc. Metal-semiconductor field effect transistors (MESFETs) having drains coupled to the substrate and methods of fabricating the same
JP4594760B2 (ja) * 2005-02-09 2010-12-08 株式会社東芝 個体認証装置
US8203185B2 (en) 2005-06-21 2012-06-19 Cree, Inc. Semiconductor devices having varying electrode widths to provide non-uniform gate pitches and related methods
DE102005046706B4 (de) 2005-09-29 2007-07-05 Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg JBS-SiC-Halbleiterbauelement
US7402844B2 (en) 2005-11-29 2008-07-22 Cree, Inc. Metal semiconductor field effect transistors (MESFETS) having channels of varying thicknesses and related methods
JP2007208036A (ja) * 2006-02-02 2007-08-16 Sanken Electric Co Ltd 半導体素子
JP2007305609A (ja) * 2006-04-10 2007-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
US7655542B2 (en) * 2006-06-23 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for depositing a microcrystalline silicon film for photovoltaic device
US7989843B2 (en) * 2006-08-25 2011-08-02 National Institute For Materials Science Semiconductor and method for producing the same
US7646043B2 (en) 2006-09-28 2010-01-12 Cree, Inc. Transistors having buried p-type layers coupled to the gate
JP5022683B2 (ja) * 2006-11-30 2012-09-12 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US20080138955A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 Zhiyuan Ye Formation of epitaxial layer containing silicon
US8203071B2 (en) * 2007-01-18 2012-06-19 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080223440A1 (en) * 2007-01-18 2008-09-18 Shuran Sheng Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US7582515B2 (en) * 2007-01-18 2009-09-01 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080173350A1 (en) * 2007-01-18 2008-07-24 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080245414A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Shuran Sheng Methods for forming a photovoltaic device with low contact resistance
US7875486B2 (en) * 2007-07-10 2011-01-25 Applied Materials, Inc. Solar cells and methods and apparatuses for forming the same including I-layer and N-layer chamber cleaning
CN102569557A (zh) * 2007-07-17 2012-07-11 住友电气工业株式会社 电子器件的制作方法、外延衬底的制作方法、iii族氮化物半导体元件及氮化镓外延衬底
JP2009088223A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Cable Ltd 炭化珪素半導体基板およびそれを用いた炭化珪素半導体装置
WO2009050871A1 (ja) * 2007-10-15 2009-04-23 Panasonic Corporation 半導体装置およびその製造方法
US20090104733A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Yong Kee Chae Microcrystalline silicon deposition for thin film solar applications
EP2215652A4 (de) * 2007-11-02 2011-10-05 Applied Materials Inc Plasmabehandlung zwischen abscheidungsprozessen
WO2009059240A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Applied Materials, Inc. Intrinsic amorphous silicon layer
US8076222B2 (en) * 2008-02-11 2011-12-13 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon thin film transistor
US7833885B2 (en) 2008-02-11 2010-11-16 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon thin film transistor
US8497527B2 (en) * 2008-03-12 2013-07-30 Sensor Electronic Technology, Inc. Device having active region with lower electron concentration
FR2934716B1 (fr) * 2008-07-31 2010-09-10 Commissariat Energie Atomique Diode electroluminescente en materiau semiconducteur et son procede de fabrication
JP5506258B2 (ja) * 2008-08-06 2014-05-28 キヤノン株式会社 整流素子
US8895842B2 (en) * 2008-08-29 2014-11-25 Applied Materials, Inc. High quality TCO-silicon interface contact structure for high efficiency thin film silicon solar cells
US20100059110A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon alloys for thin film and wafer based solar applications
DE102008042035A1 (de) * 2008-09-12 2010-03-18 Robert Bosch Gmbh Halbleiteranordnung sowie Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung
US20110114177A1 (en) * 2009-07-23 2011-05-19 Applied Materials, Inc. Mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells
WO2011046664A2 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Applied Materials, Inc. A barrier layer disposed between a substrate and a transparent conductive oxide layer for thin film silicon solar cells
JP5075280B2 (ja) 2009-10-23 2012-11-21 パナソニック株式会社 半導体装置およびその製造方法
US20110126875A1 (en) * 2009-12-01 2011-06-02 Hien-Minh Huu Le Conductive contact layer formed on a transparent conductive layer by a reactive sputter deposition
US20110232753A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Applied Materials, Inc. Methods of forming a thin-film solar energy device
JP5370279B2 (ja) * 2010-06-11 2013-12-18 豊田合成株式会社 ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法
US20110311726A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Cambridge Nanotech Inc. Method and apparatus for precursor delivery
US8653535B2 (en) 2010-09-06 2014-02-18 Panasonic Corporation Silicon carbide semiconductor device having a contact region that includes a first region and a second region, and process for production thereof
JP5075959B2 (ja) * 2010-09-14 2012-11-21 株式会社東芝 抵抗変化メモリ
KR20120032258A (ko) * 2010-09-28 2012-04-05 삼성엘이디 주식회사 질화갈륨계 반도체소자 및 그 제조방법
US8318550B2 (en) * 2011-04-08 2012-11-27 Micron Technology, Inc. Multilayer select devices and methods related thereto
KR101459502B1 (ko) 2011-07-13 2014-11-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 박막 트랜지스터 디바이스들을 제조하는 방법들
US8866147B2 (en) * 2011-12-22 2014-10-21 Avogy, Inc. Method and system for a GaN self-aligned vertical MESFET
WO2013052298A1 (en) 2011-10-07 2013-04-11 Applied Materials, Inc. Methods for depositing a silicon containing layer with argon gas dilution
JP6042545B2 (ja) 2012-08-23 2016-12-14 国立大学法人東京農工大学 高透明性窒化アルミニウム単結晶層、及びこれからなる素子
CN105051868B (zh) 2012-10-30 2016-06-08 松下知识产权经营株式会社 半导体装置
US9293627B1 (en) * 2012-12-03 2016-03-22 Sandia Corporation Sub-wavelength antenna enhanced bilayer graphene tunable photodetector
US9299883B2 (en) 2013-01-29 2016-03-29 Hexatech, Inc. Optoelectronic devices incorporating single crystalline aluminum nitride substrate
WO2014159954A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Hexatech, Inc. Power semiconductor devices incorporating single crystalline aluminum nitride substrate
US9530708B1 (en) 2013-05-31 2016-12-27 Hrl Laboratories, Llc Flexible electronic circuit and method for manufacturing same
US8975641B1 (en) * 2013-08-26 2015-03-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Transistor having an ohmic contact by gradient layer and method of making the same
US9865714B2 (en) * 2016-04-06 2018-01-09 International Business Machines Corporation III-V lateral bipolar junction transistor
JP6817894B2 (ja) 2017-05-19 2021-01-20 Ntn株式会社 三相交流用絶縁型スイッチング電源
JP6840030B2 (ja) 2017-05-19 2021-03-10 Ntn株式会社 三相交流用絶縁型スイッチング電源
JP6800098B2 (ja) 2017-06-23 2020-12-16 Ntn株式会社 三相交流用絶縁型スイッチング電源
US11670637B2 (en) * 2019-02-19 2023-06-06 Intel Corporation Logic circuit with indium nitride quantum well
CN112398003B (zh) * 2019-08-19 2023-01-06 朗美通日本株式会社 调制掺杂半导体激光器及其制造方法
CN112713199B (zh) * 2019-10-25 2022-10-11 株洲中车时代电气股份有限公司 碳化硅肖特基二极管及其制备方法
CN112750896B (zh) * 2019-10-31 2022-08-16 株洲中车时代电气股份有限公司 碳化硅肖特基二极管及其制备方法
JP7187620B1 (ja) * 2021-07-13 2022-12-12 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
WO2023162521A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 ローム株式会社 窒化物半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2077474B1 (de) * 1969-12-24 1973-10-19 Labo Electronique Physique
JPS54132173A (en) * 1978-04-05 1979-10-13 Fuji Electric Co Ltd Schottky barrier diode
US4882609A (en) * 1984-11-19 1989-11-21 Max-Planck Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschafter E.V. Semiconductor devices with at least one monoatomic layer of doping atoms
JP2586053B2 (ja) * 1987-09-25 1997-02-26 日本電気株式会社 電界効果トランジスタ
JPH0513446A (ja) 1991-07-08 1993-01-22 Nippondenso Co Ltd 化合物半導体装置
US5488237A (en) 1992-02-14 1996-01-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device with delta-doped layer in channel region
CA2113336C (en) * 1993-01-25 2001-10-23 David J. Larkin Compound semi-conductors and controlled doping thereof
US5493136A (en) 1993-02-22 1996-02-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Field effect transistor and method of manufacturing the same
JPH06310536A (ja) 1993-02-22 1994-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH06349860A (ja) 1993-06-08 1994-12-22 Hitachi Ltd 半導体装置
US6388272B1 (en) * 1996-03-07 2002-05-14 Caldus Semiconductor, Inc. W/WC/TAC ohmic and rectifying contacts on SiC
JP3154939B2 (ja) 1996-04-24 2001-04-09 松下電子工業株式会社 電界効果型トランジスタ
JP3442668B2 (ja) * 1998-10-23 2003-09-02 カナレ電気株式会社 量子波干渉層を有した電界効果トランジスタ
JP3527496B2 (ja) 2000-03-03 2004-05-17 松下電器産業株式会社 半導体装置
US6617653B1 (en) * 2000-05-31 2003-09-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Misfet

Also Published As

Publication number Publication date
US20040217375A1 (en) 2004-11-04
AU1416601A (en) 2001-09-17
KR100655022B1 (ko) 2006-12-07
KR20020010632A (ko) 2002-02-04
US6690035B1 (en) 2004-02-10
EP1189287A4 (de) 2003-05-21
ATE355615T1 (de) 2006-03-15
CN1349663A (zh) 2002-05-15
CN1181561C (zh) 2004-12-22
US6989553B2 (en) 2006-01-24
EP1189287B1 (de) 2007-02-28
EP1189287A1 (de) 2002-03-20
TW473843B (en) 2002-01-21
WO2001067521A1 (fr) 2001-09-13
JP3527496B2 (ja) 2004-05-17
DE60033656D1 (de) 2007-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60033656T2 (de) Halbleiteranordnung
DE60031173T2 (de) Misfet
EP1604404B1 (de) Halbleiteraufbau mit hoch dotiertem kanalleitungsgebiet und verfahren zur herstellung eines halbleiteraufbaus
EP2465142B1 (de) Halbleiterstruktur
DE102009033302B4 (de) Herstellungsverfahren für ein unipolares Halbleiter-Bauelement und Halbleitervorrichtung
DE10024510B4 (de) Halbleiter-Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102005006766A1 (de) Niedrig dotierte Schicht für ein nitrid-basiertes Halbleiterbauelement
DE112016005022T5 (de) Epitaxialsubstrat für halbleiterelemente, halbleiterelement und produktionsverfahren für epitaxialsubstrate für halbleiterelemente
DE102013010245A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102016113735A1 (de) Durchschlagfestes HEMT-Substrat und Bauelement
DE102009024919A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbidhalbleitervorrichtung mit einer Grabengatestruktur
DE112017002778T5 (de) Mehrstufige Oberflächenpassivierungsstrukturen und Verfahren zu deren Herstellung
DE102019008579A1 (de) ELEKTRONISCHE VORRICHTUNG EINSCHLIEßLICH EINES HEMT MIT EINEM VERGRABENEN BEREICH
DE102005018319B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE102014118834A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren
DE112010003383B4 (de) Transistoren mit einer dielektrischen Kanalsperrschicht
DE112005001337T5 (de) Feldeffekttransistor, Halbleitereinrichtung, Verfahren zur Herstellung dieser, und Verfahren für ein Halbleiterkristallwachstum
DE112017003513B4 (de) Halbleitereinheit und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102004055038B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
KR20010110115A (ko) 에피택셜 기판의 제조방법
DE112016005025T5 (de) Epitaxialsubstrat für halbleiterelemente, halbleiterelement und produktionsverfahren für epitaxialsubstrate für halbleiterelemente
DE102019105812A1 (de) Grabenstruktur enthaltende halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren
DE102006000482A1 (de) Elektronische Vorrichtung, die auf Gruppe-III-Elementnitriden beruhende Halbleiter enthält
DE102017106202B4 (de) Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung, umfassend eine ätzung eines halbleitermaterials
DE102014113734B4 (de) Verfahren zur herstellung von halbleiterregionen, die fremdstoffe enthalten

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: PANASONIC CORP., KADOMA, OSAKA, JP

8339 Ceased/non-payment of the annual fee