JP3338058B2 - SiC製電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
トランジスタの製造方法に関する。
場合に適しており、電界効果トランジスタを高い電圧用
に構成するための種々の提案がなされている。
n Powler Devices"N.Y.1987から、そこに記載されてい
る“Surface−Gate Technology"を利用することが公知
である。パワー−JFETのゲート領域を製造するために
は、プラナー技術を使うことはあまり有利ではない。シ
リコン又はSiC技術を使うかどうかによらず、マスクが
精確に同じでない場合には、構成素子が通常の大きさで
は、短絡してしまう。かと言って、良好な遮断能力に必
要なように、構成素子の大きさを小さくするためには、
上述の文献では、ゲートを埋め込むことが提案されてい
る。容易に分かるように、このようにゲートコンタクト
を垂直の溝の内部に形成し、この溝の壁部内に硼素を拡
散するという構成は、技術的に有利である。殊に、ゲー
トコンタクトを金属コーティングによって設けること
は、この金属が壁部に殆ど析出しないようにして容易に
行われ、それにより、別個にマスキングするステップを
省くことができる。
い。しかし、それには、様々な難点がある。
常の処理温度では、SiC内に実際上拡散が行われないか
らである。
ので、構造をファクタ5−10だけ小さくすることができ
る。相応のように横方向にスケーリングすることは、マ
スク技術では限界がある。幾何学的なチャネル幅を相応
に小さくすることができない場合には、チャネル幅の狭
幅化特性が劣化してしまう。
ンジスタにおいて、できる限り小さなゲート電圧によっ
て、チャネル領域内の十分な狭幅化特性を達成すること
ができるようにすることである。
て解決される。
く、回転対称に構成される点にある。そうすることによ
って、溝底上の環状ゲートコンタクトのあらゆる側面及
び側壁から、チャネルを狭めることができる。拡散はで
きないので、ドーピングは、有利にはイオン注入を用い
て行なわれる。これは、メサ型構成素子が斜めの側壁を
有する場合、特に容易となる。斜めの側壁にすることに
より、ドーピングは、硼素又は他の3価のドーピング材
をイオン注入することによって容易に可能である。メサ
型構成素子は、大きな出力を達成するために並列に接続
される。ゲートコンタクトは、ソースコンタクトがシリ
コンプレートの表面で行われ、ドレイン端子が裏面に取
り付けられる。
る。
構造を示し、 図4は、シミュレーション計算の結果を2つの異なった
幾何学的特性で示す。
されている)では、構成素子は6角形であり、例えば、
約6μmの直径を有している。環状溝の側壁2が斜めの
ソースコンタクト1が得られる。溝3の底上のゲートコ
ンタクト4は、個々の構成素子を囲み、同時にその構成
素子を結合している。
いて、図2を用いて詳細に説明する。この方法は、有利
な実施例であるが、基礎となる処理は、他の形式でも容
易に実施することができ、例えば、基板DとしてSiC又
はシリコンプレートを使用することができる。
る。Epi−層A(約20μmの厚みのSiCからなる)は、基
板D上に1016cm-3のドーピングが施されている。この基
板は、有利には、200−300μm厚SiCプレートから形成
されており、1018cm-3のドナーでドーピングされてい
る。SiC−層の、基板に接している下側面は金属コーテ
ィングされており、ドレイン電極(図示していない)を
構成している。
成長又はイオン注入されている(N=1018cm-3)。
スクは、続けて形成されており、この実施例では、約2
μmの幅、1μm厚で、例えば、SiO2からなる。図2の
部分bには、直ぐ次のステップが示されている。まず、
SiO2の構造が形成され、これは、ウェットケミカルによ
り、酸化マスクCを少しアンダエッチングすることによ
って行われる。次のステップでは、斜めの溝のいわゆる
RIE−処理が、ガス混合気を用いて施される。このガス
混合気は、Cl2/SiCl4/O2/Ar又はArの代わりにN2からな
る。各濃度の数値を列で示すと、40/20/4.2/10sccmであ
る。溝の深さは、約4〜5μmである。従って、溝は、
直径のほぼ3倍である。
これは、例えば、Al,B又は他の3価の元素を用いて行わ
れる。深さは、約0.5μmであり、E<500keVのエネル
ギでの複数回注入により得られる。注入は、上から、即
ち、シリコンプレートの表面に対して垂直方向から、又
は、斜め方向から、ひっきりなしに回転させて行うこと
ができる。その際、溝壁の領域にドーピング領域2が形
成され、底の領域に領域3が形成される。
ィング部が示されている。この金属コーティング部は、
例えば、Ti,Ni,NiCr又は他の金属コーティング系のスパ
ッタリングによって形成される。ショットキーコンタク
トの形成は、領域2をドーピングしないようにして簡単
に行うことができる。
ている。その際、溝壁の金属層も除去され、場合によっ
ては、付加的なエッチング処理を施した金属層も除去さ
れる。
この充填のために、通常CVD−SiO2が使用される。
レートが示されており、その際、SiCの大きな硬度によ
り自然に研磨の停止位置が与えられる。直ぐ次のステッ
プの金属コンタクト形成を準備するために、場合によっ
ては、エッチング過程を中間ステップとして挿入しても
よい。酸化層がかなり平らであって、コンタクト用にド
ーピングされた層1をあまり越えない場合には、研磨し
ないで、単にエッチングだけによる方法も可能である。
この層1は、構造化により層Bから形成された島から構
成される。
めに、極めて平坦な金属被覆が行われる。
ば、6角形構造(図1に示されている)で達成される。
溝内のゲートコンタクト4は、ここでは、細い線で示さ
れており、その際、外側に向かって、及び、そこでコン
タクト路に案内される。ソースコンタクトの形成は、極
めて平坦に、半導体プレートの上側で行われ、第3の端
子(ドレイン端子)は、半導体プレートの下側に設けら
れる。
断電圧でのコンピュータシミュレーションが行われる。
図3に示した基本構成素子の電気特性曲線は、コンピュ
ータシミュレーションを用いて求められる。回転対称の
配列で著しく改善される特性は、図4から分かる。1900
Vの遮断電圧は、−10Vのゲート電圧の場合に回転対称構
造で得られる。状の幾何学的形状の場合には、図4の左
側に示されているように、−32Vのゲート電圧の場合で
すら達成されない。
オン抵抗Ron=0.013Ωcm2が導出され、従って、この値
は、同じ遮断性能のSi−構成素子の場合よりもファクタ
約100だけ小さい。最大電力密度100−200W/cm2の場合、
それから、130〜180A/cm2の範囲の最大電流密度が得ら
れる。
Claims (11)
- 【請求項1】ソース、ゲート、及びドレインコンタクト
を有するSiCからなる電界効果トランジスタの製造方法
において、 下側にドレインコンタクトが設けられた低抵抗基板
(D)上に、SiCからなるエピタキシャル層(A)を析
出する工程と、前記エピタキシャル層(A)の表面上に
n+型層(B)を形成する工程と、前記n+型層(B)上に
形成したマスク(C)を用いたエッチングにより前記エ
ピタキシャル層(A)に、溝(3)によって囲まれると
ともに上面から見て回転対称に配置された島状領域
(1)を形成する工程と、溝壁(2)及び溝底(3)に
イオン注入を行いp+型のゲート領域を形成する工程と、
前記ゲート領域上に金属層を被着してゲートコンタクト
(4)を形成する工程と、リフトオフ処理により前記マ
スク(C)を除去する工程と、前記溝(3)を絶縁体
(5)で充填した後、前記n+型層(B)が露出するまで
研磨及び/又はエッチングを施してソースコンタクト
(6)を形成する工程を順次有する ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】前記マスク(C)は、0.5〜3μmの構造
幅によって形成される請求項1記載の方法。 - 【請求項3】前記マスク(C)は、絶縁体から形成さ
れ、該絶縁体は、SiO2及び/又はSiNから形成されてい
る請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】マスク(C)は、ウェットケミカルにより
エッチングされ、若干アンダエッチングされる請求項1
〜3の1つに記載の方法。 - 【請求項5】前記溝(3)は、Cl2/SiCl4/O2/Ar又は前
記Arの代わりにN2からなるガス混合気を用いたRIE−処
理を用いて形成され、その際、各ガスの濃度は、数値の
列順に40/20/4.2/10sccmである請求項1〜4の1つに記
載の方法。 - 【請求項6】エッチング処理は、溝(3)の深さが2〜
10μm且つ幅が約3〜10μmになるまで実行される請求
項1〜5の1つに記載の方法。 - 【請求項7】前記注入イオンは、3価元素をエネルギE
<500keVで複数回注入することにより実行され、その
際、イオンは、上からシリコンカーバイド表面に衝突す
る請求項1〜6の1つに記載の方法。 - 【請求項8】イオンが斜めに入る場合、半導体板が回転
され、それにより、溝壁の領域内に均等なドーピング領
域(2)が形成される請求項1〜7の1つに記載の方
法。 - 【請求項9】前記リフトオフ処理の際に、前記溝壁
(2)に形成された薄い金属層がエッチング除去される
請求項1〜8の1つに記載の方法。 - 【請求項10】溝(3)は、CVD−SiO2によって充填さ
れる請求項1〜18の1つに記載の方法。 - 【請求項11】マスク(C)は、ソース−コンタクト
(6)及び溝(3)の6角形構造が形成されるように構
造化される請求項1〜10の1つに記載の方法。
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