CN102224592B - p型SiC半导体 - Google Patents

p型SiC半导体 Download PDF

Info

Publication number
CN102224592B
CN102224592B CN2009801467545A CN200980146754A CN102224592B CN 102224592 B CN102224592 B CN 102224592B CN 2009801467545 A CN2009801467545 A CN 2009801467545A CN 200980146754 A CN200980146754 A CN 200980146754A CN 102224592 B CN102224592 B CN 102224592B
Authority
CN
China
Prior art keywords
concentration
atom number
type sic
number concentration
resistance
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.)
Active
Application number
CN2009801467545A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102224592A (zh
Inventor
斋藤广明
关章宪
木本恒畅
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN102224592A publication Critical patent/CN102224592A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102224592B publication Critical patent/CN102224592B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/0455—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion
    • H01L21/046—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion using ion implantation
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

一种p型SiC半导体，其包括含有作为杂质的Al和Ti的SiC晶体，其中Ti的原子数目浓度等于或小于Al的原子数目浓度。优选Al的浓度和Ti的浓度满足以下关系：(Al的浓度)＞5×1018/cm3；以及0.01％≤(Ti的浓度)/(Al的浓度)≤20％。更优选Al的浓度和Ti的浓度满足以下关系：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及1×1017/cm3≤(Ti的浓度)≤1×1018/cm3。

Description

p型SiC半导体
技术领域
本发明涉及SiC半导体，特别地，涉及低电阻的p型SiC半导体。
背景技术
一直难以获得低电阻的p型SiC半导体。例如，PCT申请的公开的日文译文2005-507360(JP-A-2005-507360)描述了通过采用高浓度的深能级本征缺陷和深能级受主(Ti和B)的组合来获得高电阻的半绝缘SiC单晶的方法。在T.L.Staubinger等人的Mat.Sci.Forum 389-393(2002)p.131中描述了一种通过Al掺杂的改良莱利(Lely)法(升华法)制造p型SiC单晶的方法。然而，利用高浓度Al掺杂的晶体生长会不利地影响结晶性。日本专利申请公开2008-100890(JP-A-2008-100890)描述了一种制造方法，其特征为，在通过液相生长方法生长SiC单晶时使用的液体合金为Si-Al-M合金(M为例如Ti)。然而，在该文件中，使用Al和Ti来获得高质量SiC单晶，没有记载在所制成的晶体中混合的这些元素的量的控制方法，也没有记载晶体的特性。
难以制造p型SiC半导体的原因如下。
由于在SiC晶体中，作为p型载流子的空穴的迁移率低于作为n型载流子的电子的迁移率，因此与获得低电阻n型SiC衬底相比，难以获得低电阻p型SiC衬底。
Al和B是用于p型SiC的代表性受主。然而，Al和B的电离能高于用于n型SiC的施主的N的电离能。由此，难以获得低电阻p型SiC衬底。
可以使用增加Al掺杂的量的方法以减小电阻。然而，这导致迁移率的降低，并且还会降低SiC单晶的结晶性。
由此，需要独立地控制引入到SiC单晶的Al的量和Ti的量的方法。
日本专利申请公开2007-13154(JP-A-2007-13154)、PCT申请的公开日文译文2008-505833(JP-A-2008-505833)、WO2004/090969、日本专利申请公开10-70273(JP-A-10-70273)以及日本专利申请公开2006-237319(JP-A-2006-237319)描述了在SiC单晶中引入Al和Ti原子。然而，这些文件没有考虑如何减小电阻。
发明内容
本发明提供了一种低电阻的p型SiC半导体。
本发明的一个方面为一种p型SiC半导体，其包括含有作为杂质的Al和Ti的SiC晶体，其中Ti的原子数目浓度等于或小于Al的原子数目浓度。
在上述方面中，Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度可满足以下关系：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及0.01％≤(Ti的浓度)/(Al的浓度)≤20％。
在上述方面中，Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度可满足以下关系：5×1018/cm3≤(Al的浓度)≤1×1020/cm3；以及0.01％≤(Ti的浓度)/(Al的浓度)≤20％。
在上述方面中，Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度可满足以下关系：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及1×1017/cm3≤(Ti的浓度)≤1×1018/cm3。
在上述方面中，Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度可满足以下关系：5×1018/cm3≤(Al的浓度)≤1×1020/cm3；以及1×1017/cm3≤(Ti的浓度)≤1×1018/cm3。
根据本发明，使SiC晶体包含作为受主的Ti以及Al，并且Ti的原子数目浓度等于或小于Al的原子数目浓度，从而与仅仅添加Al的情况相比，可以减小比电阻(specific resistance)。
附图说明
通过以下参考附图对实例的描述，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得显而易见，在附图中，
图1为这样的图，其示出了在根据本发明的添加了Al和Ti原子的SiC单晶中对于每种Al浓度的比电阻随Ti浓度改变的变化。
具体实施方式
在本发明中，优选Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度满足以下关系：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及0.01％≤(Ti的浓度)/(Al的浓度)≤20％。
更优选Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度满足以下关系：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及1×1017/cm3≤(Ti的浓度)≤1×1018/cm3。
不需要将Al和Ti的引入方法限制为特定的方法。例如，可以使用气相沉积(升华法、化学气相沉积(CVD)等)、外延生长方法、液相生长、离子注入方法等等。
制造了通过离子共注入将Al和Ti原子引入到SiC单晶中而获得的样品。为了比较，还制造了通过仅仅将Al引入到SiC单晶中而获得的样品。
<注入样品>
具有n型外延层(掺杂量：约5×1015/cm3)的8度偏移的n型4H-SiC(0001)衬底
<离子注入条件>
注入深度：200nm
倾角：0°
注入角：0°
注入衬底温度：500℃
<在注入后的高温退火>
加热温度：1750℃
加热时间：20分钟
对于已向其中注入了离子的每个样品，通过二次离子质谱(SIMS)测量Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度。然后，通过范德堡(van derPauw)法进行霍尔效应(Hall-effect)测量，确定每个样品的比电阻。结果被全部示于表1中。在表1中，还示出了使用下式获得的比电阻改善率。
改善率(％)＝{1-(ρ2/ρ1)}×100
ρ1：当仅仅引入了Al时的样品的比电阻(Ω·cm)
ρ2：当引入了Al和Ti时的样品的比电阻(Ω·cm)
表1
Figure BDA0000062555390000041
(＊)+：改善的-：劣化的
在表2中，示出了对于各种Al和Ti浓度的比电阻改善率。在表2中，阴影单元表明Al和Ti的浓度在以下范围内：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及0.01％≤(Ti的浓度)/(Al的浓度)≤20％，而由粗线围绕的单元表明Al和Ti的浓度在以下范围内：(Al的浓度)≥5×1018/cm3；以及1×1017/cm3≤(Ti的浓度)≤1×1018/cm3。
表2(改善率)
Figure BDA0000062555390000042
表3示出了Ti浓度对Al浓度的比率(％)，表4示出了在各比率与样品号之间的关系。
表3(Al和Ti的浓度的组合)
Figure BDA0000062555390000051
包含数字的单元：有测量结果
表4(样品号)
Figure BDA0000062555390000052
图1示出了当Al浓度为1×1020/cm3和5×1020/cm3时比电阻随Ti浓度改变的变化。可以清楚地看出，当Al浓度为1×1020/cm3时，比电阻率随Ti浓度的增加而单调减小。当Al浓度为5×1020/cm3时，由于即使没有添加Ti时Al浓度也是高的且由此比电阻的绝对值相对低，因此，比电阻随着Ti浓度的增加而减小的程度小。然而，可以辨认出，整体上仍具有逐渐减小的趋势。
根据本发明，通过添加Al和Ti二者，提供了与仅添加Al的情况相比减小了电阻的p型SiC半导体。
虽然已经参考本发明的实例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所描述的实例。相反地，本发明旨在涵盖各种修改和等价形式。

Claims (4)

1.一种p型SiC半导体，其特征在于，包括含有作为杂质的Al和Ti的SiC晶体，其中Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度满足以下关系：
Al的原子数目浓度≥5×1018/cm3；以及
0.01%≤(Ti的原子数目浓度)/(Al的原子数目浓度)≤20%。
2.根据权利要求1的p型SiC半导体，其中
Al的原子数目浓度≤1×1020/cm3。
3.一种p型SiC半导体，其特征在于，包括含有作为杂质的Al和Ti的SiC晶体，其中Al的原子数目浓度和Ti的原子数目浓度满足以下关系：
Al的原子数目浓度≥5×1018/cm3；以及
1×1017/cm3≤Ti的原子数目浓度≤1×1018/cm3。
4.根据权利要求3的p型SiC半导体，其中
Al的原子数目浓度≤1×1020/cm3。
CN2009801467545A 2008-11-20 2009-11-19 p型SiC半导体 Active CN102224592B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP296814/2008 2008-11-20
JP2008296814A JP5521317B2 (ja) 2008-11-20 2008-11-20 ｐ型ＳｉＣ半導体
PCT/IB2009/007497 WO2010058264A1 (en) 2008-11-20 2009-11-19 P-TYPE SiC SEMICONDUCTOR

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102224592A CN102224592A (zh) 2011-10-19
CN102224592B true CN102224592B (zh) 2013-05-22

Family

ID=41593032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801467545A Active CN102224592B (zh) 2008-11-20 2009-11-19 p型SiC半导体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8399888B2 (zh)
JP (1) JP5521317B2 (zh)
CN (1) CN102224592B (zh)
DE (1) DE112009003685B4 (zh)
WO (1) WO2010058264A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6230031B2 (ja) * 2013-05-20 2017-11-15 国立研究開発法人産業技術総合研究所 炭化珪素単結晶の製造方法
JP6380267B2 (ja) * 2015-07-09 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶及びその製造方法
CN113279065B (zh) * 2021-04-01 2022-01-11 浙江大学杭州国际科创中心 一种IVB族原子和铝共掺制备p型4H-SiC的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1960001A (zh) * 2005-06-27 2007-05-09 通用电气公司 半导体器件及其制造方法
CN1985029A (zh) * 2004-07-07 2007-06-20 Ⅱ－Ⅵ公司 低掺杂的半绝缘sic晶体和方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2650730B2 (ja) * 1988-08-08 1997-09-03 シャープ株式会社 炭化珪素半導体を用いたｐｎ接合型発光ダイオード
US5281831A (en) * 1990-10-31 1994-01-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical semiconductor device
JPH04206578A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Toshiba Corp 炭化珪素半導体素子
DE59711968D1 (de) 1996-07-19 2004-11-04 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer MIS-Struktur auf Siliziumkarbid (SiC)
JP2000277448A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Ion Kogaku Kenkyusho:Kk 結晶材料の製造方法および半導体素子
US6599644B1 (en) * 2000-10-06 2003-07-29 Foundation For Research & Technology-Hellas Method of making an ohmic contact to p-type silicon carbide, comprising titanium carbide and nickel silicide
SE520968C2 (sv) 2001-10-29 2003-09-16 Okmetic Oyj Högresistiv monokristallin kiselkarbid och metod för dess framställning
GB0215150D0 (en) * 2002-07-01 2002-08-07 Univ Hull Photoelectric cell
WO2004090969A1 (ja) * 2003-03-24 2004-10-21 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP4763314B2 (ja) 2005-02-25 2011-08-31 新日本無線株式会社 ｐ型シリコンカーバイド層の製造方法
JP4419937B2 (ja) 2005-09-16 2010-02-24 住友金属工業株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
JP2008100890A (ja) 2006-10-20 2008-05-01 Sumitomo Metal Ind Ltd ＳｉＣ単結晶の製造方法
JP4697235B2 (ja) * 2008-01-29 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 ｐ型ＳｉＣ半導体単結晶の製造方法およびそれにより製造されたｐ型ＳｉＣ半導体単結晶

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1985029A (zh) * 2004-07-07 2007-06-20 Ⅱ－Ⅵ公司 低掺杂的半绝缘sic晶体和方法
CN1960001A (zh) * 2005-06-27 2007-05-09 通用电气公司 半导体器件及其制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP平2-46779A 1990.02.16
JP平4-206578A 1992.07.28

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009003685T5 (de) 2012-10-18
US8399888B2 (en) 2013-03-19
DE112009003685B4 (de) 2020-03-19
CN102224592A (zh) 2011-10-19
WO2010058264A1 (en) 2010-05-27
US20110210341A1 (en) 2011-09-01
JP2010123794A (ja) 2010-06-03
JP5521317B2 (ja) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100450316B1 (ko) 탄화 규소 및 이의 제조 방법
JP6835192B2 (ja) 炭化珪素半導体装置
EP2782117A1 (en) SiC epitaxial wafer and semiconductor device
EP2418676A1 (en) Silicon wafer and production method thereof
CN103311279B (zh) 半导体装置及用于制造半导体装置的方法
CN102422388A (zh) 碳化硅衬底和半导体器件
CN104584190B (zh) 外延晶片及其制造方法
Rao et al. Ion-implantation in bulk semi-insulating 4H–SiC
CN102714143A (zh) 外延片以及半导体元件
CN104347718A (zh) 半导体装置
CN103578986A (zh) 一种高阻GaN薄膜的制备方法
CN103605388B (zh) 通过离子注入晶片检测外延炉台温场温度的方法及校正外延炉台温场方法
CN102224592B (zh) p型SiC半导体
EP2781631A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
CN109280965B (zh) 一种掺杂少量钒的高质量半绝缘碳化硅单晶及衬底
Ji et al. Low resistivity, thick heavily Al-doped 4H-SiC epilayers grown by hot-wall chemical vapor deposition
Sasaki et al. Doping-induced lattice mismatch and misorientation in 4H-SiC crystals
CN102254798A (zh) 碳化硅pin微结构的制作方法
CN104347712A (zh) 半导体装置及其制造方法
JP2021502944A (ja) 少量のバナジウムをドーピングした半絶縁炭化ケイ素単結晶、基板、製造方法
CN102869816A (zh) 碳化硅衬底
CN107123593A (zh) 一种掺锗碳化硅欧姆接触形成方法
Heera et al. A comparative study of the electrical properties of heavily Al implanted, single crystalline and nanocrystalline SiC
CN103094073B (zh) 半绝缘碳化硅衬底钛欧姆接触电极的制备方法
JP2004343133A (ja) 炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant