JP2002252233A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- 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 System
- H01L29/1608—Silicon carbide
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳｉＣよりなる基板上に低抵抗のオーミック電
極を高温の熱処理なしで形成する構成とその製造方法を
提供する。 【解決手段】ＳｉＣ１１、１２上に形成されたＳｉＧｅ
層１５と、前記ＳｉＧｅ層１５上に形成されたオーミッ
ク電極１８とを備えている半導体装置とする。
極を高温の熱処理なしで形成する構成とその製造方法を
提供する。 【解決手段】ＳｉＣ１１、１２上に形成されたＳｉＧｅ
層１５と、前記ＳｉＧｅ層１５上に形成されたオーミッ
ク電極１８とを備えている半導体装置とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンドギャップの
大きい炭化シリコンよりなる基板上にオーミック電極を
形成した半導体装置及びその製造方法に関する。
大きい炭化シリコンよりなる基板上にオーミック電極を
形成した半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、炭化シリコン（以下、ＳｉＣと呼
ぶ。）よりなる半導体は、そのワイドバンドギャップ特
性の物性的優位性や、構成元素がほぼ無尽蔵にあること
から、次世代を担う半導体材料として大きな注目を集め
ている。ＳｉＣは結晶構造が共有性結合であるため、物
質的に極めて安定であって、バンドギャップが大きい。
そのため金属とＳｉＣの接合面では、ショットキィ接触
は容易に形成できるが、オーミック接触は難しく、オー
ミック接触を形成するには適切な材料選択と非常に高い
熱処理を必要とする。
ぶ。）よりなる半導体は、そのワイドバンドギャップ特
性の物性的優位性や、構成元素がほぼ無尽蔵にあること
から、次世代を担う半導体材料として大きな注目を集め
ている。ＳｉＣは結晶構造が共有性結合であるため、物
質的に極めて安定であって、バンドギャップが大きい。
そのため金属とＳｉＣの接合面では、ショットキィ接触
は容易に形成できるが、オーミック接触は難しく、オー
ミック接触を形成するには適切な材料選択と非常に高い
熱処理を必要とする。
【０００３】以下、従来の構成を用いたオーミック電極
形成方法を図面を参照しながら説明する。図６は従来の
ＳｉＣ半導体装置の一つである電界効果型トランジスタ
の構造を示す断面図、図１２（ａ）〜（ｄ）はその製造
方法を示す工程断面図である。先ず、図１２（ａ）に示
すように、ＳｉＣ基板６１の上面に不純物が低濃度にド
ープされたＳｉＣ６２、不純物が高濃度にドープされた
ＳｉＣ６３を結晶成長により形成する。次に、同図
（ｂ）に示すように、最上層の前記ＳｉＣ６３の一部を
除去し、前記ＳｉＣ６２を露出する。その後、同図
（ｃ）に示すように、オーミック電極６８を前記ＳｉＣ
６３上に形成し、高温熱処理をしてオーミック接触を得
る。前記オーミック電極６８は、ドレイン電極及びソー
ス電極となる。さらに、同図（ｄ）に示すように、ゲー
ト電極６９を前記ＳｉＣ６２上に形成してショットキィ
接触を得る。
形成方法を図面を参照しながら説明する。図６は従来の
ＳｉＣ半導体装置の一つである電界効果型トランジスタ
の構造を示す断面図、図１２（ａ）〜（ｄ）はその製造
方法を示す工程断面図である。先ず、図１２（ａ）に示
すように、ＳｉＣ基板６１の上面に不純物が低濃度にド
ープされたＳｉＣ６２、不純物が高濃度にドープされた
ＳｉＣ６３を結晶成長により形成する。次に、同図
（ｂ）に示すように、最上層の前記ＳｉＣ６３の一部を
除去し、前記ＳｉＣ６２を露出する。その後、同図
（ｃ）に示すように、オーミック電極６８を前記ＳｉＣ
６３上に形成し、高温熱処理をしてオーミック接触を得
る。前記オーミック電極６８は、ドレイン電極及びソー
ス電極となる。さらに、同図（ｄ）に示すように、ゲー
ト電極６９を前記ＳｉＣ６２上に形成してショットキィ
接触を得る。
【０００４】以上の工程を経て、図６に示す従来の構成
によるＳｉＣ電界効果型トランジスタが完成する。な
お、前記ＳｉＣ６３の除去の工程はオーミック電極６８
の形成後に行なわれる場合もある。オーミック接触を得
るための熱処理の一般的方法は、ＳｉＣ基板６１を高周
波加熱炉の加熱コイルの間に挿入し、１０００℃から１
６００℃程度の高温で行なわれる。この方法は、例え
ば、C.Arnodo他，「Nickeland molybdenum ohmic conta
cts on silicon carbide」，Institute of PhysicsConfe
rence Series Number 142，pp.577-580, 1996 等に開示
されている。
によるＳｉＣ電界効果型トランジスタが完成する。な
お、前記ＳｉＣ６３の除去の工程はオーミック電極６８
の形成後に行なわれる場合もある。オーミック接触を得
るための熱処理の一般的方法は、ＳｉＣ基板６１を高周
波加熱炉の加熱コイルの間に挿入し、１０００℃から１
６００℃程度の高温で行なわれる。この方法は、例え
ば、C.Arnodo他，「Nickeland molybdenum ohmic conta
cts on silicon carbide」，Institute of PhysicsConfe
rence Series Number 142，pp.577-580, 1996 等に開示
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成によるオーミック電極形成方法では、熱処理の
温度域がＳｉやＧａＡｓなどの従来の半導体材料の耐熱
条件より遙かに高く、且つ最終的に得られるオーミック
接触の抵抗も高い。加えてオーミック電極となる金属材
料はこれより融点の高いものが必要であり、高融点金属
などに選択が限られる。さらに、この温度域はＳｉＣ結
晶の成長温度やイオン注入後に行なわれる活性化のため
の熱処理温度にも近く、結晶に対するダメージや不純物
の再拡散などを引き起こすおそれがある。また、設備面
からも高温熱処理を行なうための高周波加熱炉などの特
殊な装置と、複雑な温度管理や雰囲気ガス管理、高温に
対する安全性管理等を必要とするなど、種々の問題点を
有しており、ＳｉＣ半導体装置の実用化・量産化の大き
な障壁となっている。
来の構成によるオーミック電極形成方法では、熱処理の
温度域がＳｉやＧａＡｓなどの従来の半導体材料の耐熱
条件より遙かに高く、且つ最終的に得られるオーミック
接触の抵抗も高い。加えてオーミック電極となる金属材
料はこれより融点の高いものが必要であり、高融点金属
などに選択が限られる。さらに、この温度域はＳｉＣ結
晶の成長温度やイオン注入後に行なわれる活性化のため
の熱処理温度にも近く、結晶に対するダメージや不純物
の再拡散などを引き起こすおそれがある。また、設備面
からも高温熱処理を行なうための高周波加熱炉などの特
殊な装置と、複雑な温度管理や雰囲気ガス管理、高温に
対する安全性管理等を必要とするなど、種々の問題点を
有しており、ＳｉＣ半導体装置の実用化・量産化の大き
な障壁となっている。
【０００６】そこで、本発明は前記従来の問題を解決す
るため、ＳｉＣよりなる基板上に低抵抗のオーミック電
極を高温の熱処理なしで形成する構成とその製造方法を
提供することを目的とする。
るため、ＳｉＣよりなる基板上に低抵抗のオーミック電
極を高温の熱処理なしで形成する構成とその製造方法を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ＳｉＣよりなる基板とオーミック電極と
の間にＳｉＧｅ層を介在させて、オーミック接触を実現
するものである。
め、本発明は、ＳｉＣよりなる基板とオーミック電極と
の間にＳｉＧｅ層を介在させて、オーミック接触を実現
するものである。
【０００８】本発明の第１の半導体装置は、ＳｉＣ上に
形成されたＳｉＧｅ層と、前記ＳｉＧｅ層上に形成され
たオーミック電極とを備えていることを特徴とする。
形成されたＳｉＧｅ層と、前記ＳｉＧｅ層上に形成され
たオーミック電極とを備えていることを特徴とする。
【０００９】本発明の第２の半導体装置は、ＳｉＣ上に
形成されたＳｉ層と、前記Ｓｉ層上に形成されたＳｉＧ
ｅ層と、前記ＳｉＧｅ層上に形成されたオーミック電極
とを備えていることを特徴とする。
形成されたＳｉ層と、前記Ｓｉ層上に形成されたＳｉＧ
ｅ層と、前記ＳｉＧｅ層上に形成されたオーミック電極
とを備えていることを特徴とする。
【００１０】本発明の第３の半導体装置は、ＳｉＣ上に
形成されたＳｉＣからＳｉ、さらにＳｉからＳｉＧｅへ
と連続的に組成が変わる半導体層と、前記半導体層上に
形成されたオーミック電極とを備えていることを特徴と
する。
形成されたＳｉＣからＳｉ、さらにＳｉからＳｉＧｅへ
と連続的に組成が変わる半導体層と、前記半導体層上に
形成されたオーミック電極とを備えていることを特徴と
する。
【００１１】本発明の第４の半導体装置は、ＳｉＣ上に
形成されたＳｉＣからＳｉＧｅへと連続的にＣの組成比
を減らしながら、且つ、連続的にＧｅの組成比を増やし
ながら組成が変わる半導体層と、前記半導体層上に形成
されたオーミック電極とを備えていることを特徴とす
る。
形成されたＳｉＣからＳｉＧｅへと連続的にＣの組成比
を減らしながら、且つ、連続的にＧｅの組成比を増やし
ながら組成が変わる半導体層と、前記半導体層上に形成
されたオーミック電極とを備えていることを特徴とす
る。
【００１２】また、本発明の半導体装置は、前記ＳｉＧ
ｅ層又はそれを含む前記半導体層が、ｐ型領域上とｎ型
領域上のいずれにも形成されていることが好ましい。
ｅ層又はそれを含む前記半導体層が、ｐ型領域上とｎ型
領域上のいずれにも形成されていることが好ましい。
【００１３】また、本発明の半導体装置は、前記ＳｉＣ
上にゲート電極が形成されていることが好ましい。
上にゲート電極が形成されていることが好ましい。
【００１４】また、本発明の半導体装置は、前記ゲート
電極が、Ｓｉ酸化膜上に形成されていることが好まし
い。
電極が、Ｓｉ酸化膜上に形成されていることが好まし
い。
【００１５】本発明の半導体装置の第１の製造方法は、
ＳｉＣ上にＳｉＧｅ層を結晶成長させる工程と、前記Ｓ
ｉＧｅ層上にオーミック電極を形成する工程とを備えて
いることを特徴とする。
ＳｉＣ上にＳｉＧｅ層を結晶成長させる工程と、前記Ｓ
ｉＧｅ層上にオーミック電極を形成する工程とを備えて
いることを特徴とする。
【００１６】本発明の半導体装置の第２の製造方法は、
ＳｉＣ上にＳｉ層を結晶成長させる工程と、前記Ｓｉ層
上にＳｉＧｅ層を結晶成長させる工程と、前記ＳｉＧｅ
層上にオーミック電極を形成する工程とを備えているこ
とを特徴とする。
ＳｉＣ上にＳｉ層を結晶成長させる工程と、前記Ｓｉ層
上にＳｉＧｅ層を結晶成長させる工程と、前記ＳｉＧｅ
層上にオーミック電極を形成する工程とを備えているこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明の半導体装置の第３の製造方法は、
ＳｉＣ上にＳｉＣからＳｉ、さらにＳｉからＳｉＧｅへ
と連続的に組成が変わる半導体層を結晶成長させる工程
と、前記半導体層上にオーミック電極を形成する工程と
を備えていることを特徴とする。
ＳｉＣ上にＳｉＣからＳｉ、さらにＳｉからＳｉＧｅへ
と連続的に組成が変わる半導体層を結晶成長させる工程
と、前記半導体層上にオーミック電極を形成する工程と
を備えていることを特徴とする。
【００１８】本発明の半導体装置の第４の製造方法は、
ＳｉＣ上にＳｉＣからＳｉＧｅへと連続的にＣの組成比
を減らしながら、且つ、連続的にＧｅの組成比を増やし
ながら組成が変わる半導体層を結晶成長させる工程と、
前記半導体層上にオーミック電極を形成する工程とを備
えていることを特徴とする。
ＳｉＣ上にＳｉＣからＳｉＧｅへと連続的にＣの組成比
を減らしながら、且つ、連続的にＧｅの組成比を増やし
ながら組成が変わる半導体層を結晶成長させる工程と、
前記半導体層上にオーミック電極を形成する工程とを備
えていることを特徴とする。
【００１９】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記ＳｉＧｅ層又はそれを含む前記半導体層をｐ型領域
上とｎ型領域上のいずれにも結晶成長させることが好ま
しい。
前記ＳｉＧｅ層又はそれを含む前記半導体層をｐ型領域
上とｎ型領域上のいずれにも結晶成長させることが好ま
しい。
【００２０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記ＳｉＣ上にゲート電極を形成する工程を備えている
ことが好ましい。
前記ＳｉＣ上にゲート電極を形成する工程を備えている
ことが好ましい。
【００２１】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記ゲート電極が、Ｓｉ酸化膜上に形成されていること
が好ましい。
前記ゲート電極が、Ｓｉ酸化膜上に形成されていること
が好ましい。
【００２２】本発明の第１から第４の半導体装置及び第
１から第４の半導体装置の製造方法によると、オーミッ
ク電極はバンドギャップの小さいＳｉＧｅ上に形成され
るため、オーミック接触を得るための熱処理は非常に低
温になるか、若しくはＳｉＧｅの不純物濃度が十分に高
ければ、熱処理は全く不要になる。また、金属の選択の
自由度も大きく、他のプロセスに合致したものを選ぶこ
とができる。当然ながら、通常のシリコン半導体に配線
として用いられる高濃度にドープされたポリシリコンで
もオーミック接触が形成できる。さらに、オーミック接
触の形成において真性半導体部の熱履歴による劣化を引
き起こさないので、安定なデバイス特性が再現する。
１から第４の半導体装置の製造方法によると、オーミッ
ク電極はバンドギャップの小さいＳｉＧｅ上に形成され
るため、オーミック接触を得るための熱処理は非常に低
温になるか、若しくはＳｉＧｅの不純物濃度が十分に高
ければ、熱処理は全く不要になる。また、金属の選択の
自由度も大きく、他のプロセスに合致したものを選ぶこ
とができる。当然ながら、通常のシリコン半導体に配線
として用いられる高濃度にドープされたポリシリコンで
もオーミック接触が形成できる。さらに、オーミック接
触の形成において真性半導体部の熱履歴による劣化を引
き起こさないので、安定なデバイス特性が再現する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２４】（実施形態１）本発明の第１の実施形態を
図面を参照しながら説明する。先ず、図１は本発明の第
１の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図７（ａ）〜（ｄ）はその製造方法を示す
工程断面図である。
図面を参照しながら説明する。先ず、図１は本発明の第
１の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図７（ａ）〜（ｄ）はその製造方法を示す
工程断面図である。
【００２５】図７（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板１１
の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ１２、不
純物が高濃度にドープされたＳｉＧｅ１５を結晶成長に
より形成する。次に、同図（ｂ）に示すように、最上層
の前記ＳｉＧｅ１５の一部を除去し、前記ＳｉＣ１２を
露出する。その後、同図（ｃ）に示すように、オーミッ
ク電極１８を前記ＳｉＧｅ１５上に形成し、約３００℃
程度の低温で熱処理をしてオーミック接触を得る。前記
オーミック電極１８は、ドレイン電極及びソース電極と
なる。さらに、同図（ｄ）に示すように、ゲート電極１
９を前記ＳｉＣ１２上に形成してショットキィ接触を得
る。なお、同図（ｄ）は図１と同一である。
の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ１２、不
純物が高濃度にドープされたＳｉＧｅ１５を結晶成長に
より形成する。次に、同図（ｂ）に示すように、最上層
の前記ＳｉＧｅ１５の一部を除去し、前記ＳｉＣ１２を
露出する。その後、同図（ｃ）に示すように、オーミッ
ク電極１８を前記ＳｉＧｅ１５上に形成し、約３００℃
程度の低温で熱処理をしてオーミック接触を得る。前記
オーミック電極１８は、ドレイン電極及びソース電極と
なる。さらに、同図（ｄ）に示すように、ゲート電極１
９を前記ＳｉＣ１２上に形成してショットキィ接触を得
る。なお、同図（ｄ）は図１と同一である。
【００２６】（実施形態２）本発明の第２の実施形態を
図面を参照しながら説明する。先ず、図２は本発明の第
２の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図８（ａ）〜（ｅ）はその製造方法を示す
工程断面図である。
図面を参照しながら説明する。先ず、図２は本発明の第
２の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図８（ａ）〜（ｅ）はその製造方法を示す
工程断面図である。
【００２７】図８（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板２１
の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ２２、不
純物が高濃度にドープされたＳｉ２４、ＳｉＧｅ２５を
結晶成長により形成する。次に、同図（ｂ）に示すよう
に、最上層のＳｉＧｅ２５の一部を除去し、前記Ｓｉ２
４を露出する。その後、同図（ｃ）に示すように、露出
したＳｉ２４の一部を約８００〜１０００℃の高温で熱
処理して、ゲート酸化膜２６を形成する。次に、同図
（ｄ）に示すように、オーミック電極２８を前記ＳｉＧ
ｅ２５上に形成し、約３００℃程度の低温で熱処理をし
てオーミック接触を得る。さらに、同図（ｅ）に示すよ
うに、ゲート電極２９を前記ゲート酸化膜２６上に形成
してＭＯＳゲートを得る。なお、同図（ｅ）は図２と同
一である。
の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ２２、不
純物が高濃度にドープされたＳｉ２４、ＳｉＧｅ２５を
結晶成長により形成する。次に、同図（ｂ）に示すよう
に、最上層のＳｉＧｅ２５の一部を除去し、前記Ｓｉ２
４を露出する。その後、同図（ｃ）に示すように、露出
したＳｉ２４の一部を約８００〜１０００℃の高温で熱
処理して、ゲート酸化膜２６を形成する。次に、同図
（ｄ）に示すように、オーミック電極２８を前記ＳｉＧ
ｅ２５上に形成し、約３００℃程度の低温で熱処理をし
てオーミック接触を得る。さらに、同図（ｅ）に示すよ
うに、ゲート電極２９を前記ゲート酸化膜２６上に形成
してＭＯＳゲートを得る。なお、同図（ｅ）は図２と同
一である。
【００２８】（実施形態３）本発明の第３の実施形態を
図面を参照しながら説明する。先ず、図３は本発明の第
３の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図９（ａ）〜（ｄ）はその製造方法を示す
工程断面図である。
図面を参照しながら説明する。先ず、図３は本発明の第
３の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図９（ａ）〜（ｄ）はその製造方法を示す
工程断面図である。
【００２９】図９（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板３１
の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ３２、不
純物が高濃度にドープされたＳｉＣ／Ｓｉ／ＳｉＧｅ混
晶層３５を結晶成長により形成する。この混晶層３５
は、基板側よりＳｉＣからＳｉへと連続的にＣの組成比
を減らしながら形成される層と、ＳｉからＳｉＧｅへと
連続的にＧｅの組成比を増やしながら形成される層とか
らなる。次に、同図（ｂ）に示すように、最上層の前記
混晶層３５の一部を除去し、前記ＳｉＣ３２を露出す
る。その後、同図（ｃ）に示すように、オーミック電極
３８を前記混晶層３５上に形成し、約３００℃程度の低
温で熱処理をしてオーミック接触を得る。さらに、同図
（ｄ）に示すように、ゲート電極３９を前記ＳｉＣ３２
上に形成してショットキィ接触を得る。なお、同図
（ｄ）は図３と同一である。
の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ３２、不
純物が高濃度にドープされたＳｉＣ／Ｓｉ／ＳｉＧｅ混
晶層３５を結晶成長により形成する。この混晶層３５
は、基板側よりＳｉＣからＳｉへと連続的にＣの組成比
を減らしながら形成される層と、ＳｉからＳｉＧｅへと
連続的にＧｅの組成比を増やしながら形成される層とか
らなる。次に、同図（ｂ）に示すように、最上層の前記
混晶層３５の一部を除去し、前記ＳｉＣ３２を露出す
る。その後、同図（ｃ）に示すように、オーミック電極
３８を前記混晶層３５上に形成し、約３００℃程度の低
温で熱処理をしてオーミック接触を得る。さらに、同図
（ｄ）に示すように、ゲート電極３９を前記ＳｉＣ３２
上に形成してショットキィ接触を得る。なお、同図
（ｄ）は図３と同一である。
【００３０】（実施形態４）本発明の第４の実施形態を
図面を参照しながら説明する。先ず、図４は本発明の第
４の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図１０（ａ）〜（ｄ）はその製造方法を示
す工程断面図である。
図面を参照しながら説明する。先ず、図４は本発明の第
４の構成によるＳｉＣ電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図、図１０（ａ）〜（ｄ）はその製造方法を示
す工程断面図である。
【００３１】図１０（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板４
１の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ４２、
不純物が高濃度にドープされたＳｉＣ〜ＳｉＧｅ混晶層
４５を結晶成長により形成する。この混晶層４５は、基
板側よりＳｉＣからＳｉＧｅへと連続的にＣの組成比を
減らしながら、且つ連続的にＧｅの組成比を増やしなが
ら形成される層からなる。次に、同図（ｂ）に示すよう
に、最上層の前記混晶層４５の一部を除去し、前記Ｓｉ
Ｃ４２を露出する。その後、同図（ｃ）に示すように、
オーミック電極４８を前記混晶層４５上に形成し、約３
００℃程度の低温で熱処理をしてオーミック接触を得
る。さらに、同図（ｄ）に示すように、ゲート電極４９
を前記ＳｉＣ４２上に形成してショットキィ接触を得
る。なお、同図（ｄ）は図４と同一である。
１の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ４２、
不純物が高濃度にドープされたＳｉＣ〜ＳｉＧｅ混晶層
４５を結晶成長により形成する。この混晶層４５は、基
板側よりＳｉＣからＳｉＧｅへと連続的にＣの組成比を
減らしながら、且つ連続的にＧｅの組成比を増やしなが
ら形成される層からなる。次に、同図（ｂ）に示すよう
に、最上層の前記混晶層４５の一部を除去し、前記Ｓｉ
Ｃ４２を露出する。その後、同図（ｃ）に示すように、
オーミック電極４８を前記混晶層４５上に形成し、約３
００℃程度の低温で熱処理をしてオーミック接触を得
る。さらに、同図（ｄ）に示すように、ゲート電極４９
を前記ＳｉＣ４２上に形成してショットキィ接触を得
る。なお、同図（ｄ）は図４と同一である。
【００３２】（実施形態５）本発明の第５の実施形態を
図面を参照しながら説明する。先ず、図５は本発明の第
１の構成の一部を変更したＳｉＣ電界効果型トランジス
タの構造を示す断面図、図１１（ａ）〜（ｅ）はその製
造方法を示す工程断面図である。
図面を参照しながら説明する。先ず、図５は本発明の第
１の構成の一部を変更したＳｉＣ電界効果型トランジス
タの構造を示す断面図、図１１（ａ）〜（ｅ）はその製
造方法を示す工程断面図である。
【００３３】図１１（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板５
１の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ５２を
結晶成長により形成した後、表面側からのイオン注入法
により、もう一方の導電型、即ちＳｉＣ５２がｎ型であ
ればｐ型の不純物をドープして不純物埋込領域５７を形
成する。約３００℃程度で熱処理して前記不純物埋込領
域５７を活性化させた後、同図（ｂ）に示すように前記
不純物埋込領域５７上の前記ＳｉＣ５２の一部を除去し
て、前記不純物埋込領域５７を露出させる。その上に、
高濃度に不純物がドープされたＳｉＧｅ５５を結晶成長
により形成する。この時、前記不純物埋込領域５７上は
ｐｎ接合となるが、ＳｉＣに対してＳｉＧｅは非常にバ
ンドギャップが狭いので、導電型の差異はほとんど無視
しうる。もし、さらに抵抗成分を改善するならば、前記
不純物埋込領域５７上の前記ＳｉＧｅ５５の一部に同一
の導電型となる不純物を再拡散させればよい。次に、同
図（ｃ）に示すように、最上層の前記ＳｉＧｅ５５の一
部を除去し、前記ＳｉＣ５２を露出する。その後、同図
（ｄ）に示すように、オーミック電極５８を前記ＳｉＧ
ｅ５５上に形成し、約３００℃程度の低温で熱処理をし
てオーミック接触を得る。さらに、同図（ｅ）に示すよ
うに、ゲート電極５９を前記ＳｉＣ５２上に形成してシ
ョットキィ接触を得る。なお、同図（ｅ）は図５と同一
である。
１の上面に不純物が低濃度にドープされたＳｉＣ５２を
結晶成長により形成した後、表面側からのイオン注入法
により、もう一方の導電型、即ちＳｉＣ５２がｎ型であ
ればｐ型の不純物をドープして不純物埋込領域５７を形
成する。約３００℃程度で熱処理して前記不純物埋込領
域５７を活性化させた後、同図（ｂ）に示すように前記
不純物埋込領域５７上の前記ＳｉＣ５２の一部を除去し
て、前記不純物埋込領域５７を露出させる。その上に、
高濃度に不純物がドープされたＳｉＧｅ５５を結晶成長
により形成する。この時、前記不純物埋込領域５７上は
ｐｎ接合となるが、ＳｉＣに対してＳｉＧｅは非常にバ
ンドギャップが狭いので、導電型の差異はほとんど無視
しうる。もし、さらに抵抗成分を改善するならば、前記
不純物埋込領域５７上の前記ＳｉＧｅ５５の一部に同一
の導電型となる不純物を再拡散させればよい。次に、同
図（ｃ）に示すように、最上層の前記ＳｉＧｅ５５の一
部を除去し、前記ＳｉＣ５２を露出する。その後、同図
（ｄ）に示すように、オーミック電極５８を前記ＳｉＧ
ｅ５５上に形成し、約３００℃程度の低温で熱処理をし
てオーミック接触を得る。さらに、同図（ｅ）に示すよ
うに、ゲート電極５９を前記ＳｉＣ５２上に形成してシ
ョットキィ接触を得る。なお、同図（ｅ）は図５と同一
である。
【００３４】次に、本発明の構成によって得られる効果
についてより明確にするために、半導体のバンドダイア
グラムを用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）はｎ型
半導体と金属の接合を示すバンドダイアグラム図、図１
４（ａ）〜（ｄ）はｐ型半導体と金属の接合を示すバン
ドダイアグラム図である。
についてより明確にするために、半導体のバンドダイア
グラムを用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）はｎ型
半導体と金属の接合を示すバンドダイアグラム図、図１
４（ａ）〜（ｄ）はｐ型半導体と金属の接合を示すバン
ドダイアグラム図である。
【００３５】図１３（ａ）は、ｎ型ＳｉＣ（ｎ−Ｓｉ
Ｃ）と金属（Ｍｅｔａｌ）の接合を示す。図からも明ら
かなように、バンドギャップの非常に大きいＳｉＣでは
ショットキィ障壁が高く、少々不純物濃度を高くしても
コンタクト抵抗は下がらない。また、前述のように結晶
自身が非常に堅固なので、そのショットキィ障壁を潰す
には非常に高温の熱処理を必要とする。
Ｃ）と金属（Ｍｅｔａｌ）の接合を示す。図からも明ら
かなように、バンドギャップの非常に大きいＳｉＣでは
ショットキィ障壁が高く、少々不純物濃度を高くしても
コンタクト抵抗は下がらない。また、前述のように結晶
自身が非常に堅固なので、そのショットキィ障壁を潰す
には非常に高温の熱処理を必要とする。
【００３６】これに対して、本発明の第１の構成を示す
図１３（ｂ）では、ＳｉＧｅという非常にバンドギャッ
プの小さい半導体を用いているので、ショットキィ障壁
を低くできる。また、バンドギャップが小さいというこ
とは、高濃度に不純物をドープするとほとんど金属化す
るので、室温で金属と接触させてもオーミック接触し、
いわゆるノンアロイコンタクトが可能となる。
図１３（ｂ）では、ＳｉＧｅという非常にバンドギャッ
プの小さい半導体を用いているので、ショットキィ障壁
を低くできる。また、バンドギャップが小さいというこ
とは、高濃度に不純物をドープするとほとんど金属化す
るので、室温で金属と接触させてもオーミック接触し、
いわゆるノンアロイコンタクトが可能となる。
【００３７】図１３（ｃ）は本発明の第２の構成を示す
もので、ＳｉＣとＳｉＧｅとの間にＳｉを介在させたも
のである。これは、より実用的な構成を示したものであ
る。現在の結晶成長技術では、ＳｉＣから突然ＳｉＧｅ
を成長させるよりは、ＳｉＣからＳｉ、ＳｉからＳｉＧ
ｅを順次形成した方が、良い結晶が得られやすいことが
判っている。これは主に、格子定数差、基板温度、使用
ガスの種類などに起因している。また、図２の実施形態
２でも示したように、介在させたＳｉを自己酸化させて
ＭＯＳ構造を作ることもできる。一般に、ＳｉＣそのも
のを酸化させると、界面にＣが残留するので良好なＭＯ
Ｓが得られにくいことが判っている。本構成では、その
点も解決している。
もので、ＳｉＣとＳｉＧｅとの間にＳｉを介在させたも
のである。これは、より実用的な構成を示したものであ
る。現在の結晶成長技術では、ＳｉＣから突然ＳｉＧｅ
を成長させるよりは、ＳｉＣからＳｉ、ＳｉからＳｉＧ
ｅを順次形成した方が、良い結晶が得られやすいことが
判っている。これは主に、格子定数差、基板温度、使用
ガスの種類などに起因している。また、図２の実施形態
２でも示したように、介在させたＳｉを自己酸化させて
ＭＯＳ構造を作ることもできる。一般に、ＳｉＣそのも
のを酸化させると、界面にＣが残留するので良好なＭＯ
Ｓが得られにくいことが判っている。本構成では、その
点も解決している。
【００３８】図１３（ｄ）は本発明の第４の構成を示す
もので、ＳｉＣ界面から組成としてのＣを順次減少させ
るとともにＧｅを順次増加させることにより、連続的に
バンドギャップを変化させている。結晶成長技術として
は最も難易度が高いが、電気的連続性では最も優れてい
る。本発明の第３の構成は、より簡易的に結晶成長を行
なうためのもので、ＳｉＣからＣを順次減少させてＳｉ
まで形成し、その後ＳｉにＧｅを順次増加させてＳｉＧ
ｅする方法である。この方法でも電気的連続性は十分優
れている。
もので、ＳｉＣ界面から組成としてのＣを順次減少させ
るとともにＧｅを順次増加させることにより、連続的に
バンドギャップを変化させている。結晶成長技術として
は最も難易度が高いが、電気的連続性では最も優れてい
る。本発明の第３の構成は、より簡易的に結晶成長を行
なうためのもので、ＳｉＣからＣを順次減少させてＳｉ
まで形成し、その後ＳｉにＧｅを順次増加させてＳｉＧ
ｅする方法である。この方法でも電気的連続性は十分優
れている。
【００３９】ｐ型の場合もほぼ同様であるが、図１４
（ａ）に示すように、ＳｉＣではｐ型の不純物濃度を上
げても活性化せず、高濃度のｐ型が作製できないという
課題がある。そのため、ｎ型以上にコンタクト抵抗が高
くなる。
（ａ）に示すように、ＳｉＣではｐ型の不純物濃度を上
げても活性化せず、高濃度のｐ型が作製できないという
課題がある。そのため、ｎ型以上にコンタクト抵抗が高
くなる。
【００４０】図１４（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ図１３
（ｂ）〜（ｄ）のｎ型をｐ型へ変えたものであるが、前
述のようにＳｉＧｅを介在させる効果はむしろｐ型の方
が大きい。特に、電気的に連続となる同図（ｄ）の構成
では、半導体内部の障壁も全く無くなるので、飛躍的に
コンタクト抵抗が低減できる。
（ｂ）〜（ｄ）のｎ型をｐ型へ変えたものであるが、前
述のようにＳｉＧｅを介在させる効果はむしろｐ型の方
が大きい。特に、電気的に連続となる同図（ｄ）の構成
では、半導体内部の障壁も全く無くなるので、飛躍的に
コンタクト抵抗が低減できる。
【００４１】ＳｉＣはワイドバンドギャップ半導体であ
り、実使用ではその特徴を活かした高電圧動作が考えら
れている。この高電界下ではゲート・ドレイン間にアバ
ランシュにより不要な電子・正孔対が発生する。パワー
用のＳｉＭＯＳＦＥＴにも採用されているように、この
正孔を吸収するｐシンカーが必要となるが、前述のよう
にｐ型に対してコンタクトが取りにくければ、十分な働
きをしない。実施形態５で示した構成は、それを解決す
るものであり、バンドギャップの小さいＳｉＧｅを介在
させることにより、ｎ−ＳｉＣとｐ−ＳｉＣを低抵抗で
接続して、ゲート下で発生した正孔をＳｉＧｅ内部で再
結合させる。
り、実使用ではその特徴を活かした高電圧動作が考えら
れている。この高電界下ではゲート・ドレイン間にアバ
ランシュにより不要な電子・正孔対が発生する。パワー
用のＳｉＭＯＳＦＥＴにも採用されているように、この
正孔を吸収するｐシンカーが必要となるが、前述のよう
にｐ型に対してコンタクトが取りにくければ、十分な働
きをしない。実施形態５で示した構成は、それを解決す
るものであり、バンドギャップの小さいＳｉＧｅを介在
させることにより、ｎ−ＳｉＣとｐ−ＳｉＣを低抵抗で
接続して、ゲート下で発生した正孔をＳｉＧｅ内部で再
結合させる。
【００４２】
【発明の効果】本発明の第１から第４の構成及び第１か
ら第４の製造方法によると、オーミック電極はバンドギ
ャップの小さいＳｉＧｅ上に形成されるため、オーミッ
ク接触を得るための熱処理は非常に低温か、若しくはＳ
ｉＧｅの不純物濃度が十分に高ければ不要である。ま
た、金属の選択の自由度も大きく、他のプロセスに合致
したものを選ぶことができる。当然ながら、通常のシリ
コン半導体に配線として用いられる高濃度にドープされ
たポリシリコンでもオーミック接触が形成できる。さら
に、オーミック形成において真性半導体部の熱履歴によ
る劣化を引き起こさないので、安定なデバイス特性が再
現する。
ら第４の製造方法によると、オーミック電極はバンドギ
ャップの小さいＳｉＧｅ上に形成されるため、オーミッ
ク接触を得るための熱処理は非常に低温か、若しくはＳ
ｉＧｅの不純物濃度が十分に高ければ不要である。ま
た、金属の選択の自由度も大きく、他のプロセスに合致
したものを選ぶことができる。当然ながら、通常のシリ
コン半導体に配線として用いられる高濃度にドープされ
たポリシリコンでもオーミック接触が形成できる。さら
に、オーミック形成において真性半導体部の熱履歴によ
る劣化を引き起こさないので、安定なデバイス特性が再
現する。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの構造を示す断面図である。
ンジスタの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの構造を示す断面図である。
ンジスタの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの構造を示す断面図である。
ンジスタの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの構造を示す断面図である。
ンジスタの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の一部を変更した電界
効果型トランジスタの構造を示す断面図である。
効果型トランジスタの構造を示す断面図である。
【図６】従来の構成による電界効果型トランジスタの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの製造方法を示す工程断面図である。
ンジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの製造方法を示す工程断面図である。
ンジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの製造方法を示す工程断面図である。
ンジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る電界効果型ト
ランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
ランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の一部を変更した電
界効果型トランジスタの製造方法を示す工程断面図であ
る。
界効果型トランジスタの製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図１２】従来の構成による電界効果型トランジスタの
製造方法を示す工程断面図である。
製造方法を示す工程断面図である。
【図１３】ｎ型半導体上にオーミック形成するときの半
導体・金属のバンドダイアグラムの模式図である。
導体・金属のバンドダイアグラムの模式図である。
【図１４】ｐ型半導体上にオーミック形成するときの半
導体・金属のバンドダイアグラムの模式図である。
導体・金属のバンドダイアグラムの模式図である。
１１、２１、３１、４１、５１、６１ ＳｉＣ基板 １２、２２、３２、４２、５２、６２、６３ ＳｉＣ １５、２５、５５ ＳｉＧｅ １８、２８、３８、４８、５８、６８ オーミック電
極 １９、２９、３９、４９、５９、６９ ゲート電極 ２４ Ｓｉ ２６ ゲート酸化膜 ３５ ＳｉＣ／Ｓｉ／ＳｉＧｅ混晶層 ４５ ＳｉＣ〜ＳｉＧｅ混晶層 ５７ 不純物埋込領域
極 １９、２９、３９、４９、５９、６９ ゲート電極 ２４ Ｓｉ ２６ ゲート酸化膜 ３５ ＳｉＣ／Ｓｉ／ＳｉＧｅ混晶層 ４５ ＳｉＣ〜ＳｉＧｅ混晶層 ５７ 不純物埋込領域
Claims (14)
- 【請求項１】 ＳｉＣ上に形成されたＳｉＧｅ層と、前
記ＳｉＧｅ層上に形成されたオーミック電極とを備えて
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 ＳｉＣ上に形成されたＳｉ層と、前記Ｓ
ｉ層上に形成されたＳｉＧｅ層と、前記ＳｉＧｅ層上に
形成されたオーミック電極とを備えていることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項３】 ＳｉＣ上に形成されたＳｉＣからＳｉ、
さらにＳｉからＳｉＧｅへと連続的に組成が変わる半導
体層と、前記半導体層上に形成されたオーミック電極と
を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 ＳｉＣ上に形成されたＳｉＣからＳｉＧ
ｅへと連続的にＣの組成比を減らしながら、且つ、連続
的にＧｅの組成比を増やしながら組成が変わる半導体層
と、前記半導体層上に形成されたオーミック電極とを備
えていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 前記ＳｉＧｅ層又はそれを含む前記半導
体層が、ｐ型領域上とｎ型領域上のいずれにも形成され
ている請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項６】 前記ＳｉＣ上にゲート電極が形成されて
いる請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項７】 前記ゲート電極が、Ｓｉ酸化膜上に形成
されている請求項６に記載の半導体装置。 - 【請求項８】 ＳｉＣ上にＳｉＧｅ層を結晶成長させる
工程と、前記ＳｉＧｅ層上にオーミック電極を形成する
工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項９】 ＳｉＣ上にＳｉ層を結晶成長させる工程
と、前記Ｓｉ層上にＳｉＧｅ層を結晶成長させる工程
と、前記ＳｉＧｅ層上にオーミック電極を形成する工程
とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１０】 ＳｉＣ上にＳｉＣからＳｉ、さらにＳ
ｉからＳｉＧｅへと連続的に組成が変わる半導体層を結
晶成長させる工程と、前記半導体層上にオーミック電極
を形成する工程とを備えていることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１１】 ＳｉＣ上にＳｉＣからＳｉＧｅへと連
続的にＣの組成比を減らしながら、且つ、連続的にＧｅ
の組成比を増やしながら組成が変わる半導体層を結晶成
長させる工程と、前記半導体層上にオーミック電極を形
成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１２】 前記ＳｉＧｅ層又はそれを含む前記半
導体層をｐ型領域上とｎ型領域上のいずれにも結晶成長
させる請求項８〜１１のいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１３】 前記ＳｉＣ上にゲート電極を形成する
工程を備えた請求項８〜１１のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記ゲート電極が、Ｓｉ酸化膜上に形
成される請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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