JPH0334573A - 炭化珪素電界効果トランジスタ - Google Patents
炭化珪素電界効果トランジスタInfo
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- JPH0334573A JPH0334573A JP17030489A JP17030489A JPH0334573A JP H0334573 A JPH0334573 A JP H0334573A JP 17030489 A JP17030489 A JP 17030489A JP 17030489 A JP17030489 A JP 17030489A JP H0334573 A JPH0334573 A JP H0334573A
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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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、炭化珪素半導体を用いたＭＯ５型電界効果ト
ランジスタの素子構造に関するものである。
ランジスタの素子構造に関するものである。
〈従来の技術〉
炭化珪素は大きなバンドギャップ（２，２−３ｅＶ）を
もち、熱的、化学的、機械的に極めて安定であシ、また
電子の飽和移動速度が珪素などの他の半導体に比べて大
きな値をもつため珪素半導体では実現不可能な高温、高
出力、高周波動作用電子素子材料として期待されている
。
もち、熱的、化学的、機械的に極めて安定であシ、また
電子の飽和移動速度が珪素などの他の半導体に比べて大
きな値をもつため珪素半導体では実現不可能な高温、高
出力、高周波動作用電子素子材料として期待されている
。
珪素基板上に化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によυβ型
炭化珪素膜を形成する方法が聞返され（特開昭５９−２
０３７９９号）、これによれば安価で入手の容易な珪素
基板上に、工業的量産に適した大面積のβ型炭化珪素単
結晶を形成でき、また成長過程で適当なドーパントを添
加することにより不純物濃度や伝導型を制御することが
可能であシ、炭化珪素を用いた各種半導体素子が開発さ
れている。
炭化珪素膜を形成する方法が聞返され（特開昭５９−２
０３７９９号）、これによれば安価で入手の容易な珪素
基板上に、工業的量産に適した大面積のβ型炭化珪素単
結晶を形成でき、また成長過程で適当なドーパントを添
加することにより不純物濃度や伝導型を制御することが
可能であシ、炭化珪素を用いた各種半導体素子が開発さ
れている。
ＭＯ５型電界効果トランジスタは現在の珪素半導体を用
いた半導体素子において最も重要な構成素子要素となっ
ているが、β型炭化珪素半導体を用いたＭＯ３構造の電
界効果トランジスタが開発されている。
いた半導体素子において最も重要な構成素子要素となっ
ているが、β型炭化珪素半導体を用いたＭＯ３構造の電
界効果トランジスタが開発されている。
く本発明が解決しようとする課題〉
炭化珪素半導体を用いたｎチャンネル反転型ＭＯＳ電界
効果トランジスタが開発されているが、チャンネル形成
層をホウ素を添加した高抵抗炭化珪素半導体上に形成す
ることによりチャンネル層を電気的に分離し、漏れ電流
の少ない電界効果トランジスタを形成する方法が開発さ
れている（等開閉６１−１９３１５８号）。そのような
高抵抗ホウ素添加層を用いた電界効果トランジスタの一
つとして高抵抗ｐ型ホウ素添加層表面に反転層チャンネ
ルを形成するＭＯＳ型電界効果トランジスタが開発され
ているが、従来はソース、ドレイン層としてリンをイオ
ン注入した層を用いたものが開発されてきた。良好なＭ
ＯＳ電界効果トランジスタの特性を示すためにはイオン
注入によう形成したソース、ドレイン層とホウ素添加層
との接合の特性が良好なものであること、およびソース
、ドレイン層自身の抵抗は十分中さいことが必要である
。しかし、従来開発されてきた炭化珪素半導体ＭＯＳ電
界効果トランジスタではこれらの特性が十分良好なもの
が得られてからす、得られた電界効果トランジスタの相
互コンダクタンスの値は十分なものは得られて釦らず、
素子の実用化までには至っていなかった〇 く課題を解決するための手段及び作用〉以上の問題に鑑
み本発明ではホウ素を添加した炭化珪素半導体を用いた
ＭＯＳ型電界効果トランジスタにおいてそのソース、ド
レイン層として窒素をイオン注入した層を用いることを
特徴とする。
効果トランジスタが開発されているが、チャンネル形成
層をホウ素を添加した高抵抗炭化珪素半導体上に形成す
ることによりチャンネル層を電気的に分離し、漏れ電流
の少ない電界効果トランジスタを形成する方法が開発さ
れている（等開閉６１−１９３１５８号）。そのような
高抵抗ホウ素添加層を用いた電界効果トランジスタの一
つとして高抵抗ｐ型ホウ素添加層表面に反転層チャンネ
ルを形成するＭＯＳ型電界効果トランジスタが開発され
ているが、従来はソース、ドレイン層としてリンをイオ
ン注入した層を用いたものが開発されてきた。良好なＭ
ＯＳ電界効果トランジスタの特性を示すためにはイオン
注入によう形成したソース、ドレイン層とホウ素添加層
との接合の特性が良好なものであること、およびソース
、ドレイン層自身の抵抗は十分中さいことが必要である
。しかし、従来開発されてきた炭化珪素半導体ＭＯＳ電
界効果トランジスタではこれらの特性が十分良好なもの
が得られてからす、得られた電界効果トランジスタの相
互コンダクタンスの値は十分なものは得られて釦らず、
素子の実用化までには至っていなかった〇 く課題を解決するための手段及び作用〉以上の問題に鑑
み本発明ではホウ素を添加した炭化珪素半導体を用いた
ＭＯＳ型電界効果トランジスタにおいてそのソース、ド
レイン層として窒素をイオン注入した層を用いることを
特徴とする。
窒素はリンに比べて炭化珪素半導体中に浅い不純物準位
を形成するので、リンをイオン注入する場合に比べて、
窒素をイオン注入する場合は注入した不純物原子の活性
化率が高く抵抗率の低いイオン注入層を得ることができ
る。またリンに比べて窒素は軽元素であるので、イオン
注入による炭化珪素半導体基板への損傷が少なくイオン
注入層とホウ素添加層との接合の特性も良好なものが得
られている。従ってこれを用いれば良好な特性の炭化珪
素半導体ＭＯＳ電界効果トランジスタを作製することが
できる。
を形成するので、リンをイオン注入する場合に比べて、
窒素をイオン注入する場合は注入した不純物原子の活性
化率が高く抵抗率の低いイオン注入層を得ることができ
る。またリンに比べて窒素は軽元素であるので、イオン
注入による炭化珪素半導体基板への損傷が少なくイオン
注入層とホウ素添加層との接合の特性も良好なものが得
られている。従ってこれを用いれば良好な特性の炭化珪
素半導体ＭＯＳ電界効果トランジスタを作製することが
できる。
〈実施例〉
以下、本発明について具体的な実施例によシ詳細に説明
する。
する。
ホウ素を添加した高抵抗ｐ製炭化珪素を用いたｎチャン
ネル反転型ＭＯＳ電界効果トランジスタの作製例を説明
する。第１図に示すように珪素基板１の上に厚さ７μ九
のβ型炭化珪素単結晶膜２をシラン（ＳＩＨ４）とプロ
パン（ＣｓＨｓ）を用いたＣＶＤ法によシ基板温度１３
５０℃で形成する。このとき炭化珪素膜成長中には不純
物は添加せずｎ型の電気伝導を示す炭化珪素層を形成す
る。
ネル反転型ＭＯＳ電界効果トランジスタの作製例を説明
する。第１図に示すように珪素基板１の上に厚さ７μ九
のβ型炭化珪素単結晶膜２をシラン（ＳＩＨ４）とプロ
パン（ＣｓＨｓ）を用いたＣＶＤ法によシ基板温度１３
５０℃で形成する。このとき炭化珪素膜成長中には不純
物は添加せずｎ型の電気伝導を示す炭化珪素層を形成す
る。
引き続いてジボラン（Ｂ２Ｈｓ）を気相中に添加するこ
とによシホウ素を添加した高抵抗炭化珪素膜３を形成す
る。ここでは、ｌＸｌ０ Ｃ１１のキャリア密度をも
つ抵抗率１００ΩＧのｐ製炭化珪素膜を用いた。この基
板を酸素雰囲気中１１００℃で３時間熱酸化を行うこと
によｊ） ５０ ｎｍの厚さの熱酸化膜４を形成する。
とによシホウ素を添加した高抵抗炭化珪素膜３を形成す
る。ここでは、ｌＸｌ０ Ｃ１１のキャリア密度をも
つ抵抗率１００ΩＧのｐ製炭化珪素膜を用いた。この基
板を酸素雰囲気中１１００℃で３時間熱酸化を行うこと
によｊ） ５０ ｎｍの厚さの熱酸化膜４を形成する。
その上にＣＶＤ法によシ基板温度６００℃で２００ ｎ
ｍの厚さの多結晶珪素膜５を形成する。この後、多結晶
珪素中にリンを１０５０℃で１５分間熱拡散することに
よシ低抵抗の多結晶珪素膜とする。レジストを塗布しフ
ォトリソグラフィによシ長さ１０μ九のゲートをエツチ
ングによシ形成する。その後、窒素を３Ｘ １０ ”Ｃ
１１−” イオン注入することにょυｎ型のソース、
ドレイン層６を形成する。レジストを除去した後１１０
０℃で３０分間アルゴン雰囲気中で熱処理を行い窒素注
入イオンの活性化を行い、ソース、ドレイン、ゲート上
に配線材料としてアルミ＝ウム７を真空蒸着することに
ようβ型炭化珪素半導体を用いたｎチャンネル反転型Ｍ
ＯＳ電界効果トランジスタが形成できる。
ｍの厚さの多結晶珪素膜５を形成する。この後、多結晶
珪素中にリンを１０５０℃で１５分間熱拡散することに
よシ低抵抗の多結晶珪素膜とする。レジストを塗布しフ
ォトリソグラフィによシ長さ１０μ九のゲートをエツチ
ングによシ形成する。その後、窒素を３Ｘ １０ ”Ｃ
１１−” イオン注入することにょυｎ型のソース、
ドレイン層６を形成する。レジストを除去した後１１０
０℃で３０分間アルゴン雰囲気中で熱処理を行い窒素注
入イオンの活性化を行い、ソース、ドレイン、ゲート上
に配線材料としてアルミ＝ウム７を真空蒸着することに
ようβ型炭化珪素半導体を用いたｎチャンネル反転型Ｍ
ＯＳ電界効果トランジスタが形成できる。
第２図に本実施例によう形成した炭化珪素半導体ＭＯＳ
電界効果トランジスタ（図中（ａ））と従来のソース、
ドレインａをリンをイオン注入することによυ形成した
炭化珪素半導体ＭＯＳ電界効果トランジスタ（図中（ｂ
））の特性とを比較して示す。
電界効果トランジスタ（図中（ａ））と従来のソース、
ドレインａをリンをイオン注入することによυ形成した
炭化珪素半導体ＭＯＳ電界効果トランジスタ（図中（ｂ
））の特性とを比較して示す。
ゲート電圧が５ｖにおける相互コンダクタンスの値は従
来の電界効果トランジスタで０．４ ｍＳ／ｍｍ。
来の電界効果トランジスタで０．４ ｍＳ／ｍｍ。
本実施例による電界効果トランジスタで１．５ｍＳ／ｍ
ｍであった。従来のリンをイオン注入した層を用いたも
のに比べて、本実施例による窒素をイオン注入した層を
用いることによシ相互コンダクタンスの値のよシ大きな
良好な特性を示すＭＯ５電界効果トランジスタを形成す
ることができた。
ｍであった。従来のリンをイオン注入した層を用いたも
のに比べて、本実施例による窒素をイオン注入した層を
用いることによシ相互コンダクタンスの値のよシ大きな
良好な特性を示すＭＯ５電界効果トランジスタを形成す
ることができた。
〈発明の効果〉
本発明によル良好な特性を示す炭化珪素電界効果トラン
ジスタを形成することができるようになるため炭化珪素
半導体を用いた各種の半導体素子への応用が飛躍的に進
むことになυ、珪素などの他の半導体素子への応用が飛
躍的に進むことにな９、珪素などの他の半導体では実現
不可能な高温、高出力、高周波用電子素子の実用化が可
能となる。
ジスタを形成することができるようになるため炭化珪素
半導体を用いた各種の半導体素子への応用が飛躍的に進
むことになυ、珪素などの他の半導体素子への応用が飛
躍的に進むことにな９、珪素などの他の半導体では実現
不可能な高温、高出力、高周波用電子素子の実用化が可
能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図（ａ）
は本実施例によるドレイン電流−ドレイン電圧特性図、
第２図（ｂ）は従来例によるドレイン電流−ドレイン電
圧特性図である。 １：珪素基板 ２：ｎ型炭化珪素単結晶膜３ニホウ素
添加ｐ型炭化珪素単結晶膜 ４：熱酸化膜 ５ニリンを添加した多結晶珪素膜
６：イオン注入ソース、ドレイン電流 ニアルミニウム配線層
は本実施例によるドレイン電流−ドレイン電圧特性図、
第２図（ｂ）は従来例によるドレイン電流−ドレイン電
圧特性図である。 １：珪素基板 ２：ｎ型炭化珪素単結晶膜３ニホウ素
添加ｐ型炭化珪素単結晶膜 ４：熱酸化膜 ５ニリンを添加した多結晶珪素膜
６：イオン注入ソース、ドレイン電流 ニアルミニウム配線層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化珪素半導体を用いたＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘ
ｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型電界効果トラ
ンジスタであって、 ホウ素を添加した炭化珪素半導体からなるチャネル形成
層と、 窒素イオンをイオン注入した層からなるソース、ドレイ
ン層を備えたことを特徴とする炭化珪素電界効果トラン
ジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17030489A JPH0334573A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17030489A JPH0334573A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334573A true JPH0334573A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15902488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17030489A Pending JPH0334573A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995024055A1 (de) * | 1994-03-04 | 1995-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Mis-struktur auf siliciumcarbid-basis mit hoher latch-up-festigkeit |
| KR100271106B1 (ko) * | 1992-11-24 | 2000-11-01 | 크리 인코포레이티드 | 실리콘 카바이드로 형성된 파워 mosfet(power mosfet in silicon carbide) |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP17030489A patent/JPH0334573A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100271106B1 (ko) * | 1992-11-24 | 2000-11-01 | 크리 인코포레이티드 | 실리콘 카바이드로 형성된 파워 mosfet(power mosfet in silicon carbide) |
| WO1995024055A1 (de) * | 1994-03-04 | 1995-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Mis-struktur auf siliciumcarbid-basis mit hoher latch-up-festigkeit |
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