JP3784393B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
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Description
Y=F(X)
とおいたとき、
Ra=(1/L)・∫(X=0〜L){│F(X)│dX}
で与えられる値」である。
本実施形態においては、バルクのSiC基板を用いた蓄積型の二重注入MISFETに関する第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である二重注入型MISFETの構造を示す断面図である。図1には、部分的な断面構造しか開示されていないが、MISFETの平面構造は、たとえば国際出願PCT/JP01/07810号の図2又は図10に開示されるような構造となっている。
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置は、第1の実施形態における図1に示す二重注入型MISFETと見かけ上は同じ構造を有しているので、MISFETの構造の図示は省略する。本実施形態のMISFETにおいては、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面は平滑化処理されておらず、カーボン膜を被覆した状態での活性化アニールにより、表面の平滑さが維持されている点で、第1の実施形態とは大きく異なる。そして、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との上にチャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5がエピタキシャル成長されている。チャネル層5x(エピタキシャル成長層5)の内部構造は、第1の実施形態の図1に示すとおりであり、第1の実施形態において説明したとおりの積層ドープ層構造を有している。
図6(a)〜(f)は、第3の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程を示す図である。
図7は、第4の実施形態における横型トランジスタであるMESFETの構造を示す断面図である。
図10は、第5の実施形態における横型トランジスタであるMISFETの構造を示す断面図である。
2 高抵抗SiC層
3 pウェル領域
4 p+ コンタクト領域
5 エピタキシャル成長層
5x チャネル層
5a 第1の半導体層
5b 第2の半導体層
6 ソース領域
7 ゲート絶縁膜
8 ソース電極
9 ドレイン電極
10 ゲート電極
20 コンタクトホール
21 シリコン酸化膜
22 サイドウォール
41 SiC基板
42 高抵抗SiC層
43 シリコン酸化膜
44 ソース領域
45 ドレイン領域
46 エピタキシャル成長層
46x チャネル層
46a 第1の半導体層
46b 第2の半導体層
47 コンタクトホール
48 金属薄膜
49 ソース電極
50 ドレイン電極
51 ショットキーゲート電極
Claims (16)
- 基板の主面上に設けられた炭化珪素層と、
上記炭化珪素層の一部に設けられ、第1導電型不純物を含む高濃度不純物拡散領域と、
上記高濃度不純物拡散領域の少なくとも一部の上と上記炭化珪素層の上とに、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル成長層と、
上記エピタキシャル成長層の一部に設けられ、上面が上記炭化珪素層の上面よりも平滑化され上記高濃度不純物拡散領域に跨るチャネル層と
を備えている半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
上記エピタキシャル成長層を貫通して上記高濃度不純物領域に到達する電極をさらに備えている半導体装置。 - 請求項1又は2記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の上面は、研磨により平滑化されている,半導体装置。 - 請求項1又は2記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の上面は、炭素膜を被覆した状態で不純物活性化処理が行われている,半導体装置。 - 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記チャネル層と上記高濃度不純物拡散領域とを含む断面において、上記チャネル層と上記高濃度不純物拡散領域とのオーバーラップ領域の横方向寸法が、上記チャネル層の厚さよりも大きい,半導体装置。 - 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の上記チャネル層と接触する面の平均表面粗さが2nm以下である,半導体装置。 - 請求項1〜6のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記チャネル層の上面の平均表面粗さが1nm以下である,半導体装置。 - 請求項1〜7のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記チャネル層は、キャリア走行領域として機能する少なくとも1つの第1の半導体層と、上記第1の半導体層よりも高濃度のキャリア用不純物を含み上記第1の半導体層よりも膜厚が薄く上記第1の半導体層へのキャリアの供給が可能な少なくとも1つの第2の半導体層とを交互に積層して構成されている積層ドープ層構造を含む,半導体装置。 - 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の一部に上記高濃度不純物拡散領域を囲むように形成された第2導電型不純物を含むウェル領域と、
上記チャネル層の上に設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極と、
上記炭化珪素基板の裏面に設けられたオーミック電極とをさらに備え、
上記高濃度不純物拡散領域は、ソース領域として機能し、
上記炭化珪素層は、第1導電型不純物を含んでおり、
上記チャネル層は、上記高濃度不純物拡散領域及び上記ウェル領域に跨っており、
上記炭化珪素基板は、ドレイン領域として機能し、
縦型MISFETとして機能する,半導体装置。 - 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の他部に設けられた第1導電型不純物を含む他の高濃度不純物拡散領域と、
上記チャネル層の上に設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極とをさらに備え、
上記高濃度不純物拡散領域及び他の高濃度不純物拡散領域は、ソース・ドレイン領域として機能し、
上記チャネル層は、上記高濃度不純物拡散領域及び上記他の高濃度不純物拡散領域に跨っていて、
横型MISFETとして機能する,半導体装置。 - 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の他部に設けられた第1導電型不純物を含む他の高濃度不純物拡散領域と、
上記チャネル層にショットキー接触するゲート電極とをさらに備え、
上記高濃度不純物拡散領域及び他の高濃度不純物拡散領域は、ソース・ドレイン領域として機能し、
上記チャネル層は、上記高濃度不純物拡散領域及び上記他の高濃度不純物拡散領域に跨っていて、
MESFETとして機能する,半導体装置。 - 基板の炭化珪素層の一部に、第1導電型不純物のイオン注入を行なって、高濃度不純物拡散領域を形成する工程(a)と、
上記高濃度不純物拡散領域に注入された不純物を活性化するためのアニールを行なう工程(b)と、
上記高濃度不純物拡散層を含む上記炭化珪素層の上面を平滑化処理する工程(c)と、
上記工程(c)の後で、上記炭化珪素層の上に、上記高濃度不純物拡散領域の一部に跨るチャネル層を含むエピタキシャル成長層を形成する工程(d)と
を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(c)は、上記工程(b)の前に上記炭化珪素層を炭素膜で被覆する工程(c1)と、
上記工程(b)の後に上記炭素膜を除去する工程(c2)とを含む,半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(c)では、メカノケミカル研磨を行なう,半導体装置の製造方法。 - 請求項12〜14のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(d)の後で、上記エピタキシャル成長層の上記高濃度不純物拡散領域の上方に位置する領域の上に金属膜を形成する工程(e)と、
熱処理により、上記金属膜と上記エピタキシャル成長層とを反応させて、上記高濃度不純物拡散領域に達する合金膜からなる電極を形成する工程(f)と
をさらに含む,半導体装置の製造方法。 - 請求項12〜15のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(a)の前に、上記炭化珪素層の一部の上方に位置する領域を開口した注入マスクを用いて、第2導電型不純物のイオン注入を行なって、上記高濃度不純物拡散領域を囲むウェル領域を形成する工程(g)と、
上記注入マスクの上記開口部の側面を覆うサイドウォールを形成する工程(h)とをさらに含み、
上記工程(a)では、上記注入マスク及びサイドウォールを用いて、上記第1導電型不純物のイオン注入を行なう,半導体装置の製造方法。
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