JP2000507394A - SiCの電界制御型半導体デバイスおよびその生産方法 - Google Patents

SiCの電界制御型半導体デバイスおよびその生産方法

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Abstract

(57)【要約】 少なくともドレーン12、高濃度にドープした基板層1および低濃度にドープしたn型ドリフト層2を記載した順序に積層して含む、SiCの電界制御型半導体デバイス。それは、高濃度にドープしたn型ソース領域層6およびそれに結合したソース11も有する。ドープしたチャンネル領域層4がソース領域層をこのドリフト層に結合し、このデバイスがオン状態にあるとき、電流がそこを流れる意図である。このチャンネル領域層は、実質的に横方向の延長部を有し、且つ低濃度にドープしたn型層によって作られている。このゲート電極9は、そこにこのソース領域層からドリフト層まで出来た導電チャンネル17を実質的横方向に延長するために、上記チャンネル領域に上から影響するように配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】 SiCの電界制御型半導体デバイスおよびその生産方法発明の技術分野および従来技術 本発明は、少なくともドレーン、高濃度にドープした基板層および低濃度にド ープしたn型ドリフト層を記載した順序に積層して含む、SiCの電界制御型半 導体デバイスであって、更に、高濃度にドープしたn型ソース領域層およびそれ に結合したソース、上記ソース領域層を上記ドリフト層に結合し、このデバイス がオン状態にあるときそれを通して電流を流す意図とされる、ドープしたチャン ネル領域層、および、それに電圧を加えると、上記チャンネル領域層の荷電キャ リヤ分布に影響し、それによってその導電度に影響するように配設されたゲート 電極を含むデバイス、並びにそのような半導体デバイスを生産するための方法に 関する。 電界制御型半導体デバイスの全ての種類には、例えば、電界制御トランジスタ および電界制御サイリスタのようなものが含まれる。 そのようなSiCの半導体デバイスは、それらの非常に急速にオン・オフでき る可能性のために、特に電力用途でスイッチング素子として使うことができる。 SiCで作ったそのような素子は、特に高電力用途によく適し、それは、そのよ うな用途が、特にSiに比べたSiCの優れた特性、即ち、SiCの極限条件で よく機能する能力、から利益を得られるようにするからである。SiCは、バン ドギャップ・エネルギーが大きいために、上記材料で作ったデバイスが高温、即 ち1000Kまでで作動できるような、高熱安定性を有する。更に、それは熱伝 導率が高く、それでSiCデバイスを高密度に設えることができる。SiCは、 降伏電界もSiより5倍以上高く、それで、デバイスのブロッキング状態で高圧 が起こるかも知れない状態で作動する高電力デバイスの材料としてよく適する。 そのような電界制御型半導体デバイスは、二つの主なグループ、即ち、所謂常 時オフのデバイスと常時オンのデバイスに分けることができ、それは、それぞれ 、ゲート電極を零電位にしたとき、上記チャンネル領域層にソース領域層からド リ フト層まで電子を移送させる導電チャンネルがないこと、およびゲート電極を零 電位にしたとき、そのような導電チャンネルがあることを意味する。常時オフの デバイスは、このデバイスの電子移送を遮断するためにゲート電極に電圧を掛け なくてもよいので、より興味があり且つ多くの用途があるが、本発明は、両方の 種類のデバイスを含める。 この序文で定義した種類の電界制御型半導体デバイスは、米国特許第5 32 3 040号から知られ、このデバイスは、ゲート電極を受けるトレンチによっ て横方向に制限される垂直チャンネル領域を有する。このチャンネル領域層は、 常時オフのデバイスを作るためには、数μmのオーダで、非常に薄くなければな らない。この既知のデバイスのトレンチは、エッチングによって作らねばならず 、そのような薄い層を得るためにエッチングすることは非常に難しく、それで、 その方法で作ったデバイスに常時オフの特性を与えることは困難且つ複雑である 。発明の概要 本発明の目的は、上に説明した従来技術のデバイスの問題を大部分解決し、S iCに適した処理技術で作れる、この序文で定義した種類のSiCの電界制御型 半導体デバイスを提供することである。 この目的は、この発明によれば、上記チャンネル領域層が実質的に横方向の延 長部を有し、且つ低濃度にドープしたn型層によって作られ、それが更に、上記 チャンネル領域層の上面から少し離れてこのチャンネル領域層にn型導電チャン ネルを作るために、この低濃度にドープしたn型チャンネル領域層の下にゲート 電極に関してその反対側に配設されたp型ベース層を含み、およびそこにこのソ ース領域層からドリフト層まで出来た導電チャンネルを実質的横方向に延長する ため、このゲート電極を上記チャンネル領域に上から影響するように配設する、 電界制御型半導体デバイスを提供することによって達成される。 上記低濃度にドープしたn型層に上記チャンネル領域層のような横方向延長部 を設けるために、何の問題もなく、特別な場合の願望に従って上記チャンネル領 域の厚さを変えることが可能であり、それで常時オンのデバイスと丁度同様に常 時オフのデバイスを作ることができる。そのようなチャンネル領域層の生産には 、上に議論した従来技術のデバイスに必要なような微細リソグラフィは必要ない 。 上記低濃度にドープしたn型層は、その横延長部のために、エピタキシャル成長 によって任意の厚さに容易に作れる。このn型チャンネル領域層の下に位置する p型ベース層を使ってこのチャンネル領域層を一の側からおよびゲート電極を他 の側から減損し、もし望むなら、このチャンネル領域層の幅、ゲート電極材料並 びにこのチャンネル領域層および上記ベース層のドーピング濃度を適当に選択す ることによって常時オフのデバイスを容易に作ることができる。このベース層は 、電圧ブロッキング層としても作用しない。チャンネル領域層の上面から少し離 れて導電チャンネルを形成することにつながる、そのような構造は、チャンネル 導通が上記チャンネル領域層の表面状態と独立であるためにチャンネル移動度が バルク移動度に等しいので、非常に好ましい。これは、導電チャンネルが表面に 隣り合って、従ってこの層のバルクよりかなり高いトラップ密度の領域にできる 、従来技術のデバイスとの関係で重要な利点である。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、上記p型ベース層が高濃度にドー プされている。これは、常時オフのデバイスの実現を容易にし、常時オンのデバ イスを上記チャンネル領域層のベース層とこのチャンネル領域層の上面の間の全 断面積を減損することによってオフにすることも容易にする。更に、このデバイ スは、この特性のために、高い電圧を掛けられるかも知れない。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、上記ゲート電極が介在する絶縁層 によってこのチャンネル領域層に関して絶縁されている。これは、絶縁ゲートを 有する、SiCの電界制御型半導体デバイスの製作を可能にするが、導電チャン ネルが、トラップ密度のかなり高い、この絶縁層と半導体層の間の境界にはでき ず、そこから少し離れてバルクにできる。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、このデバイスを常時オフのデバイ スにするために、このゲート電極に零電位を掛けるとき、このチャンネル領域層 に上記ソース領域層からこのドリフト層への電子の通過を完全に阻止するp型空 乏領域をこのチャンネル領域層に作るように、この低濃度にドープしたチャンネ ル領域層の厚さおよびドーピング濃度をこのベース層のドーピング濃度およびこ のゲートの選択と調整する。この好適特性を有するデバイスは、本質的にチャン ネル領域層の横延長部およびそれをエピタキシャル成長によって作れる可能性に よって、この様にして容易に実現することができる。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、上記デバイスが高濃度にドープし たn型基板層を有するMISFETであり、上記低濃度にドープしたチャンネル 領域層が、上記デート電極に電圧を印可すると、導電チャンネルを、このソース 領域層からドリフト層まで、このベース層と上記チャンネル領域層の間の境界に 、上記絶縁層から少し離れて作るために、この絶縁層とこのドリフト層に埋込ま れた上記ベース層との間で横に伸びるドリフト層の一部である。この様にして、 SiC層と絶縁層の間の境界に導電逆転チャンネルを有する従来のMISFET の絶縁層にSiCから電子を注入することによって作るアクセプタ状トラップは 、もう行わない。何故なら、この導電チャンネルが、このデバイスでは、材料の バルクにでき、それでこのチャンネルが、境界チャンネルの劣化した移動度では なく、バルクキャリヤ移動度を有し、それで低いオン状態抵抗が得られるからで ある。絶縁層をチャンネルから除くことは、注入した電荷を大抵無視できるので 、絶縁層を劣化する。 この発明の他の好適実施例によれば、上記デバイスが、それぞれ、トランジス タおよびサイリスタであり、それで、特に低オン状態損失と望むときには常時オ フの特性の有利な特徴を有する、これら2種類のSiCの電界制御型半導体デバ イスを提供することができ、それは異なる種類の高電力用途で興味がある。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、上記デバイスが、上記低濃度にド ープしたチャンネル領域層をこのドリフト層に結合するように配設された追加の 高濃度にドープしたn型層を含む。そのような高濃度にドープした追加の層は、 そのようなデバイスのオン状態損失を下げることに貢献する。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、このソース領域層と上記追加のn 型層を、上記チャンネル領域層の一部がそれらの間で上記ゲート電極の電圧に曝 されるままにする相互横距離に配置する。この様にして、このソース領域層と上 記追加のn型層の間の導電チャンネルの断面積を調整し、もし望むなら、このゲ ート電極に印可する電圧を変えることによってそれを完全に遮断することが容易 になる。 この発明のもう一つの好適実施例によれば、上記デバイスが、この低濃度にド ープしたn型チャンネル領域層に関して横に配置し、且つこのソースと接触して いる、追加の高濃度にドープしたp型層を含む。そのような高濃度にドープした p型層は、このソース領域層からドリフト層へ流れる電子流がこの基板層からこ のドリフト層への正孔の注入を生じ、これらの正孔を上記高濃度にドープしたp 型層が効果的に集め、それによってそのようなデバイスのラッチアップ問題を減 らすだろうから、特にこのデバイスがサイリスタであるとき都合がよい。 この発明の更なる目的は、a)トランジスタおよびb)サイリスタ、の一つで ある、SiCの電界制御型半導体デバイスを生産するための方法で、それによっ て上に議論した種類の従来技術のデバイスの欠点をかなり減少する方法を提供す ることである。 そのような方法は、この発明によれば: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型用の高濃度にドープしたn型基板層、b)用 にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層およびd)そのような 層が何もない、の一つ、並びに低濃度にドープしたn型ドリフト層、 2)p型ベース層を作るために、上記ドリフト層の表面層にp型ドーパントを 注入する工程、 3)上記ベース層の上に低濃度にドープしたn型チャンネル領域層をエピタキ シャル成長させる工程、 4)このドリフト層に伸びる壁を作るために上記チャンネル領域層をエッチン グ除去する工程、 5)高濃度にドープしたn型ソース領域層を作るために、a)n型ドーパント を上記チャンネル領域層の表面に注入する工程、およびb)上記チャンネル 領域層でn型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つ、 6)上記チャンネル領域層からこのドリフト層へ伸びる追加のn型層を作るた めに、a)n型ドーパントを上記チャンネル領域層に上記ソース領域層から 少し横に離れて、上記壁に関連して、および上記壁に注入する工程、および b)上記チャンネル領域層で、上記ソース領域層から少し横に離れて、上記 壁に関連して、上記壁におよび上記壁でn型層をエピタキシャル成長させる 工程、の一つ、 7)上記チャンネル領域層にこのソース領域層と上記追加のn型層の間でゲー ト電極を、および上記ソース領域層にソースを付ける工程、 を含み、この工程4)および工程5)を次の順序の一つ:即ち、a)4)の後に 5)およびb)5)の後に4)、で実施する。 この方法を使うことによって、横導電チャンネルおよび先に述べたものと同じ 好適な特徴を備える、SiCの電界制御型のトランジスタおよびサイリスタを生 産できる。注入層の上での再成長を使うことによって、上記低濃度にドープした n型チャンネル領域層に容易に任意の厚さを与えられ、薄くしたいときは、注入 工程によって作るベース層を任意の深さにすると同時に、非常に薄くすることも できる。SiCでの異なるドーパントの拡散度は、Siとの関係で劇的に減じる が、この様にして注入技術を使うことによっておよび上の層を損傷することなく 、もう一つのドーピングによる層に埋込んだ層を得ることが可能になる。 本発明の上記目的を達成できるもう一つの方法は、a)トランジスタおよびb )サイリスタの一つである、SiCの電界制御型半導体デバイスを生産するため の方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型用の高濃度にドープしたn型基板層、b)用 にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層およびd)そのような 層が何もない、の一つ、並びに低濃度にドープしたn型ドリフト層、 2)上記ドリフト層に溝をエッチングする工程、 3)上記溝でp型ベース層をエピタキシャル成長させる工程、 4)上記ベース層の上および上記ベース層の横に位置する上記ドリフト層の表 面で低濃度にドープしたn型チャンネル領域層をエピタキシャル成長させる 工程、 5)上記チャンネル領域層を、このチャンネル領域層の壁を作りながら、上記 ベース層の横縁の一つから少し横に離れてエッチング除去する工程、 6)高濃度にドープしたn型ソース領域層を作るために、a)n型ドーパント を上記チャンネル領域層に上記縁から少し横に離れておよび上記壁に関連し て、および上記壁に注入する工程、およびb)上記チャンネル領域層で上記 縁から少し横に離れておよび上記壁に関連しておよび上記壁に注入する工程 、の一つ、 7)上記チャンネル領域層にこのソース領域層と上記縁の間の横方向にゲート 電極(9)を、および上記ソース領域層にソースを付ける工程、 を含む。 この方法は、上に述べた好適特徴を有するデバイスを作るためのもう一つの好 適方法を構成し、ここではベース層をエッチングした溝でのエピタキシャル再成 長によって得、チャンネル領域層をその上でエピタキシャル成長させる。 本発明の上記目的を達成できるもう一つの方法は、MISFETの形をした、 SiCの電界制御型半導体デバイスを生産するために: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、高濃度にドープしたn型基板層および低濃度にドープしたn型ドリフト 層、 2)a)p型ドーパントをこのドリフト層の上面から少し離れて埋込注入ベー ス層が出来るようなエネルギーで注入する工程、およびb)p型ドーパント を上記ドリフト層の表面にp型ドーパントを注入し、その後、その上に埋込 p型ベース層を作るために上記ドリフト層の更なる部分をエピタキシャル成 長させる工程、の一つによって、このドリフト層に埋込p型ベース層を作る 工程で、上記ベース層は、上記ドリフト層の垂直部分が第1側でそれを横に 通過するように作る工程、 3)高濃度にドープしたソース領域層を作るために、n型ドーパントを上記第 1側から少し離れて上記ベース層を越えて上記ドリフト層の表面層に注入す る工程、 4)絶縁層をその上のゲート電極と共に、上記p型ベース層の上に位置する上 記ドリフト層の上記部分に付け、上記ソース領域層の上にソースを付ける工 程、 を含む。 p型ドーパントのドリフト層への注入とその上にあるこのドリフト層の更なる 部分の後続のエピタキシャル成長を組合わせることによって、埋込ベース層をS iCのMISFETに何の問題もなく作ることができ、それで、そこにできる導 電チャンネルが上記絶縁層との境界から少し離れていて、キャリヤ移動度がSi Cの既知のMISFETよりかなり高い。 この発明の更なる利点および好適特徴は、この説明およびその他の請求項から 分かるであろう。図面の簡単な説明 添付の図面を参照して、以下に、例として引用したこの発明の好適実施例の具 体的な説明が続く。 これらの図面で: 図1ないし図4は、図4による電界制御型トランジスタを生産するための方法 の異なる工程を示す概略断面図であり、 図5は、図4のトランジスタの主としてチャンネル領域層の拡大断面図で、導 電チャンネルの断面積が如何に変るかを示し、 図6ないし図9は、図1ないし図4に対応する図で、図9に示す電界制御型サ イリスタを生産するためのこの発明による第2の方法の異なる工程を示し、 図10は、この発明の第3好適実施例による電界制御型サイリスタの概略断面 図であり、 図11は、図10によるサイリスタのチャンネル領域層の拡大断面図で、導電 チャンネルの断面積が如何に変るかを示し、 図12は、この発明の第4好適実施例による電界制御型サイリスタの概略断面 図であり、 図13は、この発明の第5好適実施例による電界制御型トランジスタの概略断 面図で、導電チャンネルの断面を方法を示し、および 図14は、この発明の第6好適実施例によるMISFETの概略断面図で、導 電チャンネルを作る方法およびその断面積が変わる方法を示す。発明の好適実施例の詳細な説明 さて、図1ないし図4を参照して、実質的横延長部を備えるチャンネル領域層 を有する電界制御トランジスタの生産方法を説明する。マスキング、デマスキン グ等のような、この発明と関係のない、従来技術の半導体デバイスの生産工程は 、明確さのために図面には示さない。先ず最初に、高濃度にドープしたn型基板 層1およびその上の低濃度にドープしたn型ドリフト層2をエピタキシャル成長 させる(図4参照)。その後、高濃度にドープしたp型ベース層3を作るために 、p型ドーパント、好ましくは、アルミニウムまたは硼素を上記ドリフト層の表 面層に注入する。その工程に、上記ベース層の上に低濃度にドープしたn型チャ ンネル領域層4をエピタキシャル成長させる工程(図2参照)が続く。このチャ ンネル領域層4は、以下に詳しく説明するブロッキング空乏層をそこに作るため に、それが容易に減損するように、ドーピング濃度が非常に低いことが好ましい 。このエピタキシャル成長は、好ましくは1500℃以上の高温が関係する化学 蒸着技術を使って行うのが好ましく、それに関連して、注入したドーパントを電 気的に活性にするために、温度を1700℃に上げることによって注入層3のア ニーリングを行ってもよい。その後、このドリフト層2へ伸びる壁5を作るため に、上記チャンネル領域層4でメサ形エッチングを行う。次に、高濃度にドープ したn型ソース領域層6を作るために、n型ドーパントを上記チャンネル領域層 4の表面層に注入し、および、このチャンネル領域層4の表面からドリフト層2 へ伸びる追加のn型高ドープ層7を作るために、n型ドーパントをこのチャンネ ル領域層4にこのソース領域層から少し横に離れて、上記壁に関連して、上記壁 におよびこのドリフト層の表面層に注入する。この工程は、上記注入したn型ド ーパントを電気的に活性にするために、必ずアニーリング工程が続く。ソース領 域層6を作るための注入は、代替案として、エッチング工程の前に別に行っても よい。 例えば、SiO2の、絶縁層8をその上のゲート電極9と共に、このチャンネ ル領域層の上に、このソース領域層と追加のn型層の間に拡げて付ける。上記ゲ ート電極は、多結晶質シリコンであるのが好ましい。その後、不動態化追加絶縁 層10をゲート電極とこのデバイスの上面の上に付け、上記ソース領域層6の或 る区域を露出したままにし、次にソース11を層6の上に付ける。最後に、ドレ ーンコンタクト12を基板層1に付ける。 今度は、この電界制御トランジスタの機能を図5を参照して説明する。このト ランジスタは、常時オン型は勿論、常時オフ型でもよい。今はそれが常時オフ型 であると仮定し、それは、チャンネル領域層4の厚さおよびドーピング濃度、ゲ ート電極材料並びに上記ベース層3のドーピング濃度を適当に選択することによ って達成できる。ゲート電極材料の適当な選択は勿論、チャンネル領域層4の低 いドーピング濃度およびベース層3の高いドーピング濃度がこのチャンネル領域 層の厚さを増し、それでも常時オフのデバイスを得ることを可能にする。ゲート 電極9は、このゲート電極9とベース層3に破線13に従って下から零電位を掛 けるとき、その下にあるチャンネル領域層を下延長部14を有する破線に従って 減損し、それでソース領域層6と追加のn型層7の間に空乏層16ができ、この ソース領域層からドリフト層への電子の移送を阻止する。ゲート電極9に正電圧 を印加すると、ゲート電極によって減損したこの層の下延長部14を上に動かし 、延長部15をゲート電極9に印加した電圧の或るレベルに対応させる。この様 にして、ソース領域層6と層7の間に横導電n型チャンネル17ができ、この導 通チャンネルは、チャンネル領域層4の上面からかなりの距離にあって、チャン ネル導通が表面状態と独立であるためにチャンネル移動度がバルク移動度に等し い結果となり、それでそのようなデバイスのオン状態の喪失が、例えば、従来の MISFETとの関係で非常に低い。従来技術の横方向延長によって従来技術で できる、チャンネル領域層4をエピタキシャル成長によって作れる可能性のおか げで、これを任意に厚く作れ、それは、常時オフのデバイスを生産するために、 容易に非常に薄く作れることを意味する。そのようなデバイスは、勿論、常時オ ンのデバイスとして作ってもよく、そうすれば導電チャンネル17を無くするた めに上による符号と反対の符号の電圧をゲート電極に加えるべきである。 図6ないし図9は、この発明の第2好適実施例による電界制御サイリスタを生 産するための異なる工程を示し、この方法は、高濃度にドープしたp型基板層1 およびその上の高濃度にドープしたn型バッファ層18(この層は任意である) のエピタキシャル成長、並びに壁20を作るためにチャンネル領域層4にトレン チ19をエッチングする、図8に示す追加の工程を除いて、上に図1ないし図4 を参照して説明した方法と同じ工程を含む。次に、ソース領域層6を作るために n型ドーパントを注入する工程を、上記n型ドーパントをチャンネル領域層4に 、その壁20におよび追加の高濃度にドープしたn型層7の方向へ横に、これら 二 つの層6および7の横距離を残しながら、注入することによって実施する。更に 、ベース層3の表面領域に追加の高濃度にドープしたp型層21を作るために、 p型ドーパントをトレンチ19の底に注入する。ソースを付けるとき、これを上 記追加のp型層21にも接触させて付ける。この追加層21は、このデバイスの オン状態でソースからドレーンへ流れる電子流の結果として、基板層1から上記 ドリフト層2に注入した正孔を集める。電界制御トランジスタは、p型基板層を n型基板層で置き換え、バッファ層が無いことを除いて、同じ方法で生産するこ とができる。次に、追加の高濃度にドープしたp型層を省くことも可能だろう。 このデバイスの、ベース層との境界近くのチャンネル領域層での横導電チャンネ ルの形成に関する機能は、図4に示す電界制御半導体デバイスについて上に議論 したのと同じだろう。 図10は、以下の工程を実施することによって作った、この発明の第3好適実 施例による電界制御サイリスタを示し、それは、以下の工程:即ち、互いの上に 以下のSiCの半導体層:即ち、高濃度にドープしたp型基板層1、高濃度にド ープしたn型バッファ層18および低濃度にドープしたn型ドリフト層2をエピ タキシャル成長させる工程を実施することによって作った。次に、このドリフト 層に溝22をエッチングする。そのような溝22を二つ得るように、鏡像関係に 生産した二つのデバイスを図10に示す。上記溝でp型ベース層3をエピタキシ ャル成長させ、その後、このベース層および上記ベース層の横に位置する上記ド リフト層の表面の上に低濃度にドープしたn型チャンネル領域層4をエピタキシ ャル成長させる。その後、上記チャンネル領域層をこのベース層3の第1横縁2 3から或る横距離でエッチング除去する。その後、n型ドーパントを上記チャン ネル領域層に上記縁から或る横距離で、および、このエッチングによって出来た 壁に関連して、高濃度にドープしたn型ソース領域層6を作るために上記壁に、 注入する。その後、追加の高濃度にドープしたp型層21を作るために、p型ド ーパントをこのベース層3の表面に注入する。次に、絶縁層8をその上のゲート 電極9と共に、このソース領域層とこのベース層の上記第1縁と反対の第2横縁 24との間で上記チャンネル領域層に付ける。最後に、不動態化追加絶縁層10 をゲート電極とこのデバイスの上面の上に付け、上記ソース領域層6および上記 高濃度にドープした追加のp型層21の或る区域を露出したままにし、次にソー ス11をこれら二つの層の上に付ける。層6および21は、注入ではなくエピタ キシャル成長によって交互に作ることができる。 下層1を省くことによってサイリスタではなくトランジスタになり得る、この デバイスの機能は、本発明の他の好適実施例の先の説明から分かるだろうが、図 11にソース領域層からドリフト層へ電子を伝えるための導電チャンネル17が 出来る方法およびその幅をゲート電極に印加する電圧を変えることによって変え られる方法を示す。それは、空乏層16が出来る方法およびこれが、ソース領域 層6からこのドリフト層までの電子の経路を、ゲート電極9に印加する、常時オ フの場合零電位である、或る電圧に対応して、このゲートによって減損される部 分の位置14で、遮断する方法、およびこのゲート電極に印加するもう一つの電 圧に対応するもう一つの位置15で導電横チャンネル17が出来る方法を示す。 この構造の利点は、上の説明から分かり、低濃度にドープしたチャンネル領域層 がエピタキシャル成長によって出来るという事実に強く依存する。 図12は、この発明の第4好適実施例による電界制御サイリスタを示し、それ は、先に説明した方法と同じ初期工程であるが、ベース層3のエピタキシャル成 長後に、第2溝24をこのベース層にその第1横縁23から或る横距離でその反 対の第2横縁24を越えてエッチングする方法によって作ることができる。その 後、低濃度にドープしたn型チャンネル領域層4をこの第2溝25の中に成長さ せる。残りの工程は、ソース領域層6が平面構造のために横延長部を有すること を除いて、先に説明した方法と同じである。ゲート電極9に印加する二つの異な る電圧に応じてチャンネル領域層に出来る、ブロッキング空乏層16の二つの異 なる延長部を破線によって示し、このデバイスの機能は、上に記述したことから 明らかである。 この発明の第5好適実施例による電界制御トランジスタを図13に概略的に示 す。このトランジスタの生産方法では、基板層1、ドリフト層2および高濃度に ドープしたp型ベース層3を互いの上にエピタキシャル成長させる。その後、こ のベース層を通してドリフト層まで溝26をメサ形エッチングする。その後、低 濃度にドープしたn型チャンネル領域層をこのベース層の上におよび上記溝26 の中にエピタキシャル成長させる。壁5を作るために、このチャンネル領域層を エッチングし、上記壁への注入によって、高濃度にドープしたn型ソース領域層 6を作る。残りの工程は、上に説明した通りで、異なる要素を前と同じ参照番号 で示す。ゲート電極9に印可する二つの異なる電圧に対応する二つの異なる位置 での空乏層並びにこれらの位置の一つに出来る横導電チャンネル17を破線で示 す。 図14は、この発明の第6好適実施例によるMISFETを示し、これは以下 の工程を実施することによって作れる:即ち、高濃度にドープしたn型基板層1 および低濃度にドープしたn型ドリフト層2を互いの上にエピタキシャル成長さ せる。次に、p型ドーパントをこのドリフト層の上面から少し離れて埋込注入ベ ース層が出来るようなエネルギーで注入することにより、または更に良くは、上 記ドリフト層の表面にp型ドーパントを注入し、その後、その上に埋込p型ベー ス層を作るために上記ドリフト層の更なる部分をエピタキシャル成長させること によって、好ましくは高濃度にドープした、埋込p型ベース層3を作る。そこで 、この更なる部分は、このドリフト層の残りより低濃度にドープするのが好まし い。このベース層は、上記ドリフト層2の垂直部分27がその第1側28でそれ を横に通過するように作る。その後、高濃度にドープしたソース領域層6を作る ために、n型ドーパントを上記第1側から少し離れて上記ベース層を越えて上記 ドリフト層の表面層に注入し、そこで絶縁層8をその上のゲート電極9と共に、 上記p型ベース層の上に位置する上記ドリフト層の上記部分に付け、上記ソース 領域層の上にソース11を付ける。図面には、マスク酸化物層29も示す。ベー ス層3およびドリフト層の上記更なる部分を適当にドープし、ベース層と絶縁層 の間のドリフト層のこの部分30の厚さを選択し、並びにゲートを選択すること によって、このデバイスは、常時オフになり、即ち、p型空乏層が上記部分30 にでき、その全断面を覆う。閾値電圧を超える電圧をゲート電極に加えると、導 電横チャンネルが、ソース領域層からドリフト層2の垂直部分27へ上記部分3 0とベース層3の間の境界の沿って且つその上に少し離れてできる。バルクチャ ンネルとして、このチャンネルは、絶縁層との境界面にできる、かなりトラップ 密度の高い、逆転チャンネルの劣化した移動度ではなく、バルクキャリヤ移動度 を有 する。それで、このデバイスのオン状態抵抗が、従来のMISFETのそれより かなり低い。 MISFETは、ここでは、MOSFETのような、絶縁ゲートを有する電界 効果型トランジスタを含むと定義する。 上に説明したこの発明の異なる実施例によるデバイスの低濃度にドープしたn 型チャンネル領域層は、図14で説明した実施例を除いて、その導電度を制御し 、常時オフのデバイスを作れるようにするために、それが容易に減損するように 、ドーピング濃度がドリフト層のそれの下、または十分下であるのが好ましい。 このドーピング濃度は、1014cm-3のオーダまたはそれ以下まで下がってもよ い。 この発明は、勿論、上に説明した好適実施例にどのようにも限定されず、その 修正の多くの可能性が、この発明の基本概念から逸脱することなく当業者には明 白だろう。 図面で異なる層の厚さがこの保護の範囲を限定するとは解釈できず、どのよう な厚さ関係もこれらの請求項に含める意図であることを強調する。 使用するドーパントは、この用途のドーパントとして適したどんな材料でもよ い。 請求項に記載した層の数は、最小数であり、これらのデバイスに更なる層を配 置すること、または何れかの層をその異なる領域の選択ドーピングにより幾つか の層に分割することは、この発明の範囲内にある。特に、ドリフト層は、ベース 層に近いければ特にドーピング濃度を下げるような、幾つかの異なるドーピング 濃度のサブ層によって構成してもよい。 図面には、ゲート電極が絶縁されているように示したが、この発明はそれに限 定されず、拡散されていても良く、即ち、所謂バイポーラ型ゲートが高濃度にド ープされていても良いが、するとそれは電流を食うので有利ではない。 “基板層”は、この開示では、記載した層のドレーンに最も近い層と解釈すべ きで、この分野でのこの語の厳密な意味での基板層、即ち、成長がスタートする 層でなくても良い。実際の基板層は、これらの層のどれでも良く、大抵は最も厚 いもので、それはドリフト層かも知れない。 方法の請求項は、互いの上に位置する層の、それらを記載した順序の成長に限 定されず、これらの層のその他の順序の成長もこれらの請求項の範囲内にあると 解釈すべきである。例えば、この方法は、ドリフト層からスタートしても良く、 所謂基板層およびドレーンをこの方法のまさに最後に成長しても良い。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年5月8日(1998.5.8) 【補正内容】 請求の範囲 1. 少なくともドレーン(12)、高濃度にドープした基板層(1)および低 濃度にドープしたn型ドリフト層(2)を記載した順序に積層して含む、SiC の電界制御型半導体デバイスであって、更に、高濃度にドープしたn型ソース領 域層(6)およびそれに結合したソース(11)、上記ソース領域層を上記ドリ フト層に結合し、このデバイスがオン状態にあるときそれを通して電流を流す意 図である、ドープしたチャンネル領域層(4)、並びに、それに電圧を加えると 、上記チャンネル領域層の荷電キャリヤ分布に影響し、それによってその導電度 に影響するように配設されたゲート電極(9)を含むデバイスに於いて、上記チ ャンネル領域層が実質的に横方向の延長部を有し、且つ低濃度にドープしたn型 層によって作られていること、それが更に、上記チャンネル領域層の上面から少 し離れてこのチャンネル領域層にn型導電チャンネル(17)を作るために、こ の低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)の下にゲート電極(9)に関 してその反対側に配設されたp型ベース層(3)を含むこと、およびそこにこの ソース領域層からドリフト層まで出来た導電チャンネル(17)を実質的横方向 に延長するため、このゲート電極を上記チャンネル領域に上から影響するように 配設することを特徴とするSiCの電界制御型半導体デバイス。 2. 請求項1によるデバイスに於いて、上記p型ベース層(3)が高濃度にド ープされていることを特徴とするデバイス。 3. 請求項1または請求項2によるデバイスに於いて、上記ゲート電極(9) が介在する絶縁層(8)によってこのチャンネル領域層に関して絶縁されている ことを特徴とするデバイス。 4. 請求項1または請求項2によるデバイスに於いて、このデバイスを常時オ フのデバイスにするために、このゲート電極に零電位を掛けるとき、このチャン ネル領域層(4)に上記ソース領域層からこのドリフト層までの電子の通過を完 全に阻止するp型空乏領域(16)をこのチャンネル領域層に作るように、この 低濃度にドープしたチャンネル領域層の厚さおよびドーピング濃度を上記ベース 層(3)のドーピング濃度およびこのゲートの選択と調整することを特徴とする デバイス。 5. 請求項1または請求項2および請求項3によるデバイスに於いて、それが 高濃度にドープしたn型基板層(1)を有するMISFETであること、上記低 濃度にドープしたチャンネル領域層が、上記ゲート電極に電圧を印可すると、導 電チャンネル(17)を、このソース領域層(6)からドリフト層(2)まで、 このベース層と上記チャンネル領域層の間の境界に、上記絶縁層(8)から少し 離れて作るために、この絶縁層とこのドリフト層に埋込まれた上記ベース層(3 )との間で横に伸びるドリフト層(2)の一部であることを特徴とするデバイス 。 6. 請求項1ないし請求項4の何れかによるデバイスに於いて、それが高濃度 にドープしたn型基板層(1)を有し、トランジスタであることを特徴とするデ バイス。 7. 請求項1ないし請求項4の何れかによるデバイスに於いて、それがサイリ スタであること、並びに、それが高濃度にドープしたn型基板層(1)およびa )高濃度にドープしたn型バッファ層およびb)上記基板層とこのドリフト層の 間にそのような層が何もない、の一つを有することを特徴とするデバイス。 8. 請求項1ないし請求項4、請求項6および請求項7の何れかによるデバイ スに於いて、上記低濃度にドープしたチャンネル領域層(4)をこのドリフト層 (2)に結合するように配設された追加の高濃度にドープしたn型層(7)を含 むことを特徴とするデバイス。 9. 請求項8によるデバイスに於いて、このソース領域層(6)と上記追加の n型層(7)を、上記チャンネル領域層の一部がそれらの間で上記ゲート電極( 9)の電圧に曝されるままにする相互横距離に配置することを特徴とするデバイ ス。 10.請求項6ないし請求項9の何れかによるデバイスに於いて、この低濃度に ドープしたn型チャンネル領域層(4)に関して横に配置し、このソース(11 )と接触している、追加の高濃度にドープしたp型層(21)を含むことを特徴 とするデバイス。 11.a)トランジスタおよびb)サイリスタの一つである、SiCの電界制御 型半導体デバイスを生産するための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型用の高濃度にドープしたn型基板層(1)、 b)用にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層(18)および d)そのような層が何もない、の一つ、およびb)と同様にa)用の低濃度 にドープしたn型ドリフト層(2)、 2)p型ベース層(3)を作るために、上記ドリフト層の表面層にp型ドーパ ントを注入する工程、 3)上記ベース層の上に低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)をエ ピタキシャル成長させる工程、 4)このドリフト層に伸びる壁(5)を作るために上記チャンネル領域層をエ ッチング除去する工程、 5)高濃度にドープしたn型ソース領域層(6)を作るために、a)n型ドー パントを上記チャンネル領域層の表面(4)に注入する工程、およびb)上 記チャンネル領域層でn型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つ、 6)上記チャンネル領域層からこのドリフト層まで伸びる追加のn型層(7) を作るために、a)n型ドーパントを上記チャンネル領域(4)に上記ソー ス領域層(6)から少し横に離れて、上記壁に関連して、および上記壁(5 )に注入する工程、およびb)上記チャンネル領域層で、上記ソース領域層 (6)から少し横に離れて、上記壁に関連して、上記壁におよび上記壁でn 型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つ、 7)上記チャンネル領域層にこのソース領域層と上記追加のn型層の間でゲー ト電極(9)を、および上記ソース領域層にソース(11)を付ける工程、 を含み、この工程4)および工程5)を次の順序の一つ:即ち、a)4)の後に 5)およびb)5)の後に4)、で実施するSiCの電界制御型半導体デバイス を生産するための方法。 12.請求項11による方法に於いて、工程4)を工程5)の前に実施し、並び に、工程5)および工程6)を単一処理工程として同時に実施することを特徴と する方法。 13.a)トランジスタおよびb)サイリスタの一つである、SiCの電界制御 型半導体デバイスを生産するための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型用の高濃度にドープしたn型基板層(1)、 b)用にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層(18)および d)そのような層が何もない、の一つ、およびb)と同様にa)用の低濃度 にドープしたn型ドリフト層(2)、 2)上記ドリフト層に溝(22)をエッチングする工程、 3)上記溝でp型ベース層(3)をエピタキシャル成長させる工程、 4)上記ベース層の上および上記ベース層の横に位置する上記ドリフト層の表 面で低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)をエピタキシャル成長 させる工程、 5)上記チャンネル領域層(4)を、このチャンネル領域層の壁を作りながら 、上記ベース層の横縁の一つから少し横に離れてエッチング除去する工程、 6)高濃度にドープしたn型ソース領域層(6)を作るために、a)n型ドー パントを上記チャンネル領域層に上記縁から少し横に離れておよび上記壁 (5)に関連して、および上記壁に注入する工程、およびb)上記チャンネ ル領域層で上記縁から少し横に離れておよび上記壁に関連しておよび上記壁 に注入する工程、の一つ、 7)上記チャンネル領域層にこのソース領域層と上記縁の間の横方向にゲート 電極(9)を、および上記ソース領域層にソース(11)を付ける工程、 を含むSiCの電界制御型半導体デバイスを生産するための方法。 14.a)トランジスタおよびb)サイリスタの一つである、SiCの電界制御 型半導体デバイスを生産するための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型の用高濃度にドープしたn型基板層(1)、 b)用にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層(18)および d)そのような層が何もない、の一つ、およびb)と同様にa)用の低濃度 にドープしたn型ドリフト層(2)をエピタキシャル成長させる工程、 2)上記ドリフト層に溝(22)をエッチングする工程、 3)上記溝でp型ベース層(3)をエピタキシャル成長させる工程、 4)上記ベース層にその第1横縁(23)から少し横に離れておよびその反対 の第2横縁(24)を越えて第2溝(25)をエッチングする工程、 5)この第2溝に低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)をエピタキ シャル成長させる工程、 6)高濃度にドープしたn型ソース領域層(6)を作るために、a)n型ドー パントを上記チャンネル領域層の表面にこのベース層の上記二つの横縁の間 で注入する工程、およびb)上記チャンネル領域層の上にこのベース層の上 記横縁の間でn型層をエピタキシャル成長させる工程、 7)上記チャンネル領域層に上記ソース領域層(6)とベース層の上記第2横 縁(24)の間でゲート電極(9)を、および上記ソース領域層にソース (11)を付ける工程、 を含む電界制御型半導体デバイスを生産するための方法。 15.請求項11ないし請求項14の何れかによる方法に於いて、それが、上記 ゲート電極によって影響されるべき上記チャンネル領域層に関して横方向にこの ソース領域層の反対側に位置する追加の高濃度にドープしたp型層(21)を作 るために、a)p型ドーパントを上記ベース層(3)の表面層に注入する工程、 b)上記ベース層上でp型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つを含むこ と、並びにソース(11)をこの追加のp型層にも接触させて付けることを特徴 とする方法。 16.請求項11ないし請求項15の何れかによる方法に於いて、このチャンネ ル領域層(4)に絶縁層(8)を付け、およびゲート電極(9)を上記絶縁層に 付けることを特徴とする方法。 17.MISFETの形をした、SiCの電界制御型半導体デバイスを生産する ための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、高濃度にドープしたn型基板層(1)および低濃度にドープしたn型ド リフト層(2)、 2)a)p型ドーパントをこのドリフト層の上面から少し離れて埋込注入べー ス層が出来るようなエネルギーで注入する工程、およびb)p型ドーパント を上記ドリフト層の表面にp型ドーパントを注人し、その後、その上に埋込 p型ベース層を作るために上記ドリフト層の更なる部分(30)をエピタキ シャル成長させる工程、の一つによって、このドリフト層に埋込p型ベース 層(3)を作る工程で、上記ベース層は、上記ドリフト層(2)の垂直部分 (27)が第1側(28)でそれを横に通過するように作る工程、 3)高濃度にドープしたソース領域層(6)を作るために、n型ドーパントを 上記第1側(28)から少し離れて上記ベース層を越えて上記ドリフト層の 表面層に注入する工程、 4)絶縁層(8)をその上のゲート電極(9)と共に、上記p型ベース層(3 )の上に位置する上記ドリフト層の上記部分(30)に付け、上記ソース領 域層の上にソース(11)を付ける工程、 を含む電界制御型半導体デバイスを生産するための方法。 18.請求項11ないし請求項17の何れかによる方法を実施することによっ て作った、SiCの電界制御型半導体デバイス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンデルソン,マッツ スウェーデン国 エス―444 53 ステヌ ングスンド,バグンマカルベーゲン 5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 少なくともドレーン(12)、高濃度にドープした基板層(1)および低 濃度にドープしたn型ドリフト層(2)を記載した順序に積層して含む、SiC の電界制御型半導体デバイスであって、更に、高濃度にドープしたn型ソース領 域層(6)およびそれに結合したソース(11)、上記ソース領域層を上記ドリ フト層に結合し、このデバイスがオン状態にあるときそれを通して電流を流す意 図である、ドープしたチャンネル領域層(4)、並びに、それに電圧を加えると 、上記チャンネル領域層の荷電キャリヤ分布に影響し、それによってその導電度 に影響するように配設されたゲート電極(9)を含むデバイスに於いて、上記チ ャンネル領域層が実質的に横方向の延長部を有し、且つ低濃度にドープしたn型 層によって作られていること、それが更に、上記チャンネル領域層の上面から少 し離れてこのチャンネル領域層にn型導電チャンネル(17)を作るために、こ の低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)の下にゲート電極(9)に関 してその反対側に配設されたp型ベース層(3)を含むこと、およびそこにこの ソース領域層からドリフト層まで出来た導電チャンネル(17)を実質的横方向 に延長するため、このゲート電極を上記チャンネル領域に上から影響するように 配設することを特徴とする電界制御型半導体デバイス。 2. 請求項1によるデバイスに於いて、上記p型ベース層(3)が高濃度にド ープされていることを特徴とするデバイス。 3. 請求項1または請求項2によるデバイスに於いて、上記ゲート電極(9) が介在する絶縁層(8)によってこのチャンネル領域層に関して絶縁されている ことを特徴とするデバイス。 4. 請求項1または請求項2によるデバイスに於いて、このデバイスを常時オ フのデバイスにするために、このゲート電極に零電位を掛けるとき、このチャン ネル領域層(4)に上記ソース領域層からこのドリフト層までの電子の通過を完 全に阻止するp型空乏領域(16)をこのチャンネル領域層に作るように、この 低濃度にドープしたチャンネル領域層の厚さおよびドーピング濃度を上記ベース 層(3)のドーピング濃度およびこのゲートの選択と調整することを特徴とする デバイス。 5. 請求項1または請求項2および請求項3によるデバイスに於いて、それが 高濃度にドープしたn型基板層(1)を有するMISFETであること、上記低 濃度にドープしたチャンネル領域層が、上記ゲート電極に電圧を印加すると、導 電チャンネル(17)を、このソース領域層(6)からドリフト層(2)まで、 このベース層と上記チャンネル領域層の間の境界に、上記絶縁層(8)から少し 離れて作るために、この絶縁層とこのドリフト層に埋込まれた上記ベース層(3 )との間で横に伸びるドリフト層(2)の一部であることを特徴とするデバイス 。 6. 請求項1ないし請求項4の何れかによるデバイスに於いて、それが高濃度 にドープしたn型基板層(1)を有し、トランジスタであることを特徴とするデ バイス。 7. 請求項lないし請求項4の何れかによるデバイスに於いて、それがサイリ スタであること、並びに、それが高濃度にドープしたn型基板層(1)およびa )高濃度にドープしたn型バッファ層およびb)上記基板層とこのドリフト層の 間にそのような層が何もない、の一つを有することを特徴とするデバイス。 8. 請求項1ないし請求項4、請求項6および請求項7の何れかによるデバイ スに於いて、上記低濃度にドープしたチャンネル領域層(4)をこのドリフト層 (2)に結合するように配設された追加の高濃度にドープしたn型層(7)を含 むことを特徴とするデバイス。 9. 請求項8によるデバイスに於いて、このソース領域層(6)と上記追加の n型層(7)を、上記チャンネル領域層の一部がそれらの間で上記ゲート電極( 9)の電圧に曝されるままにする相互横距離に配置することを特徴とするデバイ ス。 10.請求項6ないし請求項9の何れかによるデバイスに於いて、この低濃度に ドープしたn型チャンネル領域層(4)に関して横に配置し、このソース(11 )と接触している、追加の高濃度にドープしたp型層(21)を含むことを特徴 とするデバイス。 11.a)トランジスタおよびb)サイリスタの一つである、SiCの電界制御 型半導体デバイスを生産するための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型用の高濃度にドープしたn型基板層(1)、 b)用にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層(18)および d)そのような層が何もない、の一つ、並びに低濃度にドープしたn型ドリ フト層(2)、 2)p型ベース層(3)を作るために、上記ドリフト層の表面層にp型ドーパ ントを注入する工程、 3)上記ベース層の上に低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)をエ ピタキシャル成長させる工程、 4)このドリフト層に伸びる壁(5)を作るために上記チャンネル領域層をエ ッチング除去する工程、 5)高濃度にドープしたn型ソース領域層(6)を作るために、a)n型ドー パントを上記チャンネル領域層の表面(4)に注入する工程、およびb)上 記チャンネル領域層でn型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つ、 6)上記チャンネル領域層からこのドリフト層まで伸びる追加のn型層(7) を作るために、a)n型ドーパントを上記チャンネル領域(4)に上記ソー ス領域層(6)から少し横に離れて、上記壁に関連して、および上記壁(5 )に注入する工程、およびb)上記チャンネル領域層で、上記ソース領域層 (6)から少し横に離れて、上記壁に関連して、上記壁におよび上記壁でn 型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つ、 7)上記チャンネル領域層にこのソース領域層と上記追加のn型層の間でゲー ト電極(9)を、および上記ソース領域層にソース(11)を付ける工程、 を含み、この工程4)および工程5)を次の順序の一つ:即ち、a)4)の後に 5)およびb)5)の後に4)、で実施するSiCの電界制御型半導体デバイス を生産するための方法。 12.請求項11による方法に於いて、工程4)を工程5)の前に実施し、並び に、工程5)および工程6)を単一処理工程として同時に実施することを特徴と する方法。 13.a)トランジスタおよびb)サイリスタの一つである、SiCの電界制御 型半導体デバイスを生産するための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型用の高濃度にドープしたn型基板層(1)、 b)用にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層(18)および d)そのような層が何もない、の一つ、並びに低濃度にドープしたn型ドリ フト層(2)、 2)上記ドリフト層に溝(22)をエッチングする工程、 3)上記溝でp型ベース層(3)をエピタキシャル成長させる工程、 4)上記ベース層の上および上記ベース層の横に位置する上記ドリフト層の表 面で低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)をエピタキシャル成長 させる工程、 5)上記チャンネル領域層(4)を、このチャンネル領域層の壁を作りながら 、上記ベース層の横縁の一つから少し横に離れてエッチング除去する工程、 6)高濃度にドープしたn型ソース領域層(6)を作るために、a)n型ドー パントを上記チャンネル領域層に上記縁から少し横に離れておよび上記壁 (5)に関連して、および上記壁に注入する工程、およびb)上記チャンネ ル領域層で上記縁から少し横に離れておよび上記壁に関連しておよび上記壁 に注入する工程、の一つ、 7)上記チャンネル領域層にこのソース領域層と上記縁の間の横方向にゲート 電極(9)を、および上記ソース領域層にソース(11)を付ける工程、 を含むSiCの電界制御型半導体デバイスを生産するための方法。 14.a)トランジスタおよびb)サイリスタの一つである、SiCの電界制御 型半導体デバイスを生産するための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、a)n型用およびb)p型の用高濃度にドープしたn型基板層(1)、 b)用にはその上のc)高濃度にドープしたn型バッファ層(18)および d)そのような層が何もない、の一つ、並びに低濃度にドープしたn型ドリ フト層(2)をエピタキシャル成長させる工程、 2)上記ドリフト層に溝(22)をエッチングする工程、 3)上記溝でp型ベース層(3)をエピタキシャル成長させる工程、 4)上記ベース層にその第1横縁(23)から少し横に離れておよびその反対 の第2横縁(24)を越えて第2溝(25)をエッチングする工程、 5)この第2溝に低濃度にドープしたn型チャンネル領域層(4)をエピタキ シャル成長させる工程、 6)高濃度にドープしたn型ソース領域層(6)を作るために、a)n型ドー パントを上記チャンネル領域層の表面にこのベース層の上記二つの横縁の間 で注入する工程、およびb)上記チャンネル領域層の上にこのベース層の上 記横縁の間でn型層をエピタキシャル成長させる工程、 7)上記チャンネル領域層に上記ソース領域層(6)とベース層の上記第2横 縁(24)の間でゲート電極(9)を、および上記ソース領域層にソース (11)を付ける工程、 を含むSiCの電界制御型半導体デバイスを生産するための方法。 15.請求項11ないし請求項14の何れかによる方法に於いて、それが、上記 ゲート電極によって影響されるべき上記チャンネル領域層に関して横方向にこの ソース領域層の反対側に位置する追加の高濃度にドープしたp型層(21)を作 るために、a)p型ドーパントを上記ベース層(3)の表面層に注入する工程、 b)上記ベース層上でp型層をエピタキシャル成長させる工程、の一つを含むこ と、並びにソース(11)をこの追加のp型層にも接触させて付けることを特徴 とする方法。 16.請求項11ないし請求項15の何れかによる方法に於いて、このチャンネ ル領域層(4)に絶縁層(8)を付け、およびゲート電極(9)を上記絶縁層に 付けることを特徴とする方法。 17.MISFETの形をした、SiCの電界制御型半導体デバイスを生産する ための方法であって: 1)互いの上に以下のSiCの半導体層をエピタキシャル成長させる工程:即 ち、高濃度にドープしたn型基板層(1)および低濃度にドープしたn型ド リフト層(2)、 2)a)p型ドーパントをこのドリフト層の上面から少し離れて埋込注入ベー ス層が出来るようなエネルギーで注入する工程、およびb)p型ドーパント を上記ドリフト層の表面にp型ドーパントを注入し、その後、その上に埋込 p型ベース層を作るために上記ドリフト層の更なる部分(30)をエピタキ シャル成長させる工程、の一つによって、このドリフト層に埋込p型ベース 層(3)を作る工程で、上記ベース層は、上記ドリフト層(2)の垂直部分 (27)が第1側(28)でそれを横に通過するように作る工程、 3)高濃度にドープしたソース領域層(6)を作るために、n型ドーパントを 上記第1側(28)から少し離れて上記ベース層を越えて上記ドリフト層の 表面層に注入する工程、 4)絶縁層(8)をその上のゲート電極(9)と共に、上記p型ベース層(3 )の上に位置する上記ドリフト層の上記部分(30)に付け、上記ソース領 域層の上にソース(11)を付ける工程、 を含むSiCの電界制御型半導体デバイスを生産するための方法。 18.請求項11ないし請求項17の何れかによる方法を実施することによって 作った、SiCの電界制御型半導体デバイス。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8222649B2 (en) 2006-02-07 2012-07-17 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1163696B1 (en) * 1999-02-03 2010-08-04 Cree Sweden AB A LATERAL FIELD EFFECT TRANSISTOR OF SiC, A METHOD FOR PRODUCTION THEREOF AND A USE OF SUCH A TRANSISTOR
SE9900358D0 (sv) * 1999-02-03 1999-02-03 Ind Mikroelektronikcentrum Ab A lateral field effect transistor of SiC, a method for production thereof and a use of such a transistor
JP4412335B2 (ja) 2007-02-23 2010-02-10 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置の製造方法
US8421148B2 (en) 2007-09-14 2013-04-16 Cree, Inc. Grid-UMOSFET with electric field shielding of gate oxide
US8084813B2 (en) * 2007-12-03 2011-12-27 Cree, Inc. Short gate high power MOSFET and method of manufacture

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59132671A (ja) * 1983-01-19 1984-07-30 Nissan Motor Co Ltd 縦型mosトランジスタ
JPH05259443A (ja) * 1992-01-16 1993-10-08 Fuji Electric Co Ltd 絶縁ゲート型半導体装置
JPH0936359A (ja) * 1995-07-20 1997-02-07 Fuji Electric Co Ltd 炭化けい素縦型fet

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4454523A (en) * 1981-03-30 1984-06-12 Siliconix Incorporated High voltage field effect transistor
US5396087A (en) 1992-12-14 1995-03-07 North Carolina State University Insulated gate bipolar transistor with reduced susceptibility to parasitic latch-up
US5323040A (en) * 1993-09-27 1994-06-21 North Carolina State University At Raleigh Silicon carbide field effect device
US5543637A (en) * 1994-11-14 1996-08-06 North Carolina State University Silicon carbide semiconductor devices having buried silicon carbide conduction barrier layers therein

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59132671A (ja) * 1983-01-19 1984-07-30 Nissan Motor Co Ltd 縦型mosトランジスタ
JPH05259443A (ja) * 1992-01-16 1993-10-08 Fuji Electric Co Ltd 絶縁ゲート型半導体装置
JPH0936359A (ja) * 1995-07-20 1997-02-07 Fuji Electric Co Ltd 炭化けい素縦型fet

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8222649B2 (en) 2006-02-07 2012-07-17 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same

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