JP2002524881A - 炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタ - Google Patents
炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、ラテラル型炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタに関し、このトランジスタではｐ導電性とｎ導電性の炭化ケイ素層（３，４）が対でラテラル方向に炭化ケイ素体（１，２）に設けられており、この炭化ケイ素体の主表面にはソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）に対するトレンチが埋め込まれており、これらのトレンチにはソースおよびドレインに対してと、ゲートに対して異なる導電形式の炭化ケイ素が充填されている。
Description
【０００１】 本発明は、炭化ケイ素体と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極とを
有する炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に関し、この電界効果
トランジスタはｐ導電層とｎ導電層を有する。
有する炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に関し、この電界効果
トランジスタはｐ導電層とｎ導電層を有する。
【０００２】 炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタは、高電圧構成素子として例えばカソ
ード回路に使用することができる。この種の電界効果トランジスタは比較的安価
に製造できるという利点を有する。なぜならここでは、ドーピングを打ち込みに
より簡単に実行することができるからである。
ード回路に使用することができる。この種の電界効果トランジスタは比較的安価
に製造できるという利点を有する。なぜならここでは、ドーピングを打ち込みに
より簡単に実行することができるからである。
【０００３】 これまで炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタに対しては縦型構造しか存在
せず、その集積度が炭化ケイ素体の裏面にあるドレイン電極のため問題であった
。
せず、その集積度が炭化ケイ素体の裏面にあるドレイン電極のため問題であった
。
【０００４】 本発明の課題は、ラテラル構造の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタを提
供することであり、かつ簡単に製造でき、大きな高電圧耐力を有するようにする
。
供することであり、かつ簡単に製造でき、大きな高電圧耐力を有するようにする
。
【０００５】 この課題は冒頭に述べた形式の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタにおい
て本発明により、 解決される。
て本発明により、 解決される。
【０００６】 本発明の改善形態では、ｐ導電性炭化ケイ素層とｎ導電性炭化ケイ素層のドー
ピング濃度が１０13電荷担体/ｃｍ2を越えない。ソース電極およびゲート電極に
対するトレンチがドレイン電極に対するトレンチを少なくとも部分的に取り囲む
と有利である。ｎ導電性炭化ケイ素層とｐ導電性炭化ケイ素層とは、炭化ケイ素
基体へのイオン打ち込みとエピタキシャルデポジットにより形成することができ
る。
ピング濃度が１０13電荷担体/ｃｍ2を越えない。ソース電極およびゲート電極に
対するトレンチがドレイン電極に対するトレンチを少なくとも部分的に取り囲む
と有利である。ｎ導電性炭化ケイ素層とｐ導電性炭化ケイ素層とは、炭化ケイ素
基体へのイオン打ち込みとエピタキシャルデポジットにより形成することができ
る。
【０００７】 本発明は、現在使用できる手段により簡単に製造可能な、ラテラル構造の炭化
ケイ素接合型電界効果トランジスタを提供するものである。
ケイ素接合型電界効果トランジスタを提供するものである。
【０００８】 ドープされない炭化ケイ素基体にはドープされないエピタキシャル層がデポジ
ットされ、これがエピタクシー構造体を形成する。このエピタクシー構造体には
対でｎ導電性とｐ導電性の炭化ケイ素層が包含され、これらはｎ導電性ないしｐ
導電性のドープ物質、例えば窒素ないしボロンおよび/またはアルミニウムのイ
オン打ち込みによって形成される。このエピタクシー構造体の最上層はドープさ
れないままである。
ットされ、これがエピタクシー構造体を形成する。このエピタクシー構造体には
対でｎ導電性とｐ導電性の炭化ケイ素層が包含され、これらはｎ導電性ないしｐ
導電性のドープ物質、例えば窒素ないしボロンおよび/またはアルミニウムのイ
オン打ち込みによって形成される。このエピタクシー構造体の最上層はドープさ
れないままである。
【０００９】 次にエピタクシー構造体には細いトレンチ（溝）がエッチングされる。この細
いトレンチは次に、ソース電極およびドレイン電極に対しては例えばｎ+ドープ
された炭化ケイ素により、ゲート電極に対しては絶縁層のデポジットの後にｐ+
ドープされた炭化ケイ素によりエピタキシャルに充填される。ソース、ドレイン
およびゲートに対するトレンチにこのように被着されたｎ+導電性およびｐ+導電
性の炭化ケイ素層は続いて、最上のドープされない炭化ケイ素層までエッチバッ
クされ、このようにして構造化される。
いトレンチは次に、ソース電極およびドレイン電極に対しては例えばｎ+ドープ
された炭化ケイ素により、ゲート電極に対しては絶縁層のデポジットの後にｐ+
ドープされた炭化ケイ素によりエピタキシャルに充填される。ソース、ドレイン
およびゲートに対するトレンチにこのように被着されたｎ+導電性およびｐ+導電
性の炭化ケイ素層は続いて、最上のドープされない炭化ケイ素層までエッチバッ
クされ、このようにして構造化される。
【００１０】 有利には電極に対して、ソース電極とゲート電極に対するトレンチがドレイン
電極を取り囲むような幾何形状を選択することができる。
電極を取り囲むような幾何形状を選択することができる。
【００１１】 このようにして形成された炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタの金属化は
通常のように行うことができる。有利には例えばアルミニウムまたは多結晶シリ
コンからなる導体路を使用することができる。
通常のように行うことができる。有利には例えばアルミニウムまたは多結晶シリ
コンからなる導体路を使用することができる。
【００１２】 ｐ導電性ないしｎ導電性炭化ケイ素層へのドーピング濃度は有利には１０13ｃ
ｍ-2を越えてはならない。この上限によって、ドレイン電圧を印加した際にｐ導
電性およびｎ導電性の炭化ケイ素層が、破壊が生じるより前に側方ないし横方向
に排除され、これにより炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタは高い破壊耐力
を特徴とする。言い替えれば本発明の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタは
小さいスイッチオン抵抗においても高い破壊電圧を有する。
ｍ-2を越えてはならない。この上限によって、ドレイン電圧を印加した際にｐ導
電性およびｎ導電性の炭化ケイ素層が、破壊が生じるより前に側方ないし横方向
に排除され、これにより炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタは高い破壊耐力
を特徴とする。言い替えれば本発明の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタは
小さいスイッチオン抵抗においても高い破壊電圧を有する。
【００１３】 以下本発明の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】 図１は、炭化ケイ素体の断面図であり、ｐ導電性およびｎ導電性の炭化ケイ素
層が対でエピタクシー構造体に埋め込まれている。
層が対でエピタクシー構造体に埋め込まれている。
【００１５】 図２は、本発明の実施例による炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタの断面
図である。
図である。
【００１６】 図３は、図２の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタの可能なレイアウトの
平面図である。
平面図である。
【００１７】 図１は、ドープされない炭化ケイ素基体１を示す。この基体にはドープされた
炭化ケイ素からなるエピタクシー構造体２が設けられており、この構造体にはｐ
導電性の炭化ケイ素層３とｎ導電性の炭化ケイ素層４が対で埋め込まれている。
このｐ導電性の炭化ケイ素層３とｎ導電性の炭化ケイ素層４は、１０13電荷担体
ｃｍ-2を越えないドーピング濃度を有する。これにより、製造した炭化ケイ素接
合型電界効果トランジスタにドレイン電圧を印加する際、破壊が発生する前に層
３，４が横方向ないしラテラル方向に排除される。このようにして接合トレンチ
電界効果トランジスタと同じように、スイッチオン抵抗が小さくても高い破壊電
圧が達成される。
炭化ケイ素からなるエピタクシー構造体２が設けられており、この構造体にはｐ
導電性の炭化ケイ素層３とｎ導電性の炭化ケイ素層４が対で埋め込まれている。
このｐ導電性の炭化ケイ素層３とｎ導電性の炭化ケイ素層４は、１０13電荷担体
ｃｍ-2を越えないドーピング濃度を有する。これにより、製造した炭化ケイ素接
合型電界効果トランジスタにドレイン電圧を印加する際、破壊が発生する前に層
３，４が横方向ないしラテラル方向に排除される。このようにして接合トレンチ
電界効果トランジスタと同じように、スイッチオン抵抗が小さくても高い破壊電
圧が達成される。
【００１８】 エピタクシー構造体２は次のようにして形成される。すなわち、炭化ケイ素基
体１に段階的にエピタキシャル層を被着し、このときに層３に対してはボロンお
よび/またはアルミニウムによりイオン打ち込みを行い、層４に対しては窒素に
よりイオン打ち込みをそれぞれ行うのである。
体１に段階的にエピタキシャル層を被着し、このときに層３に対してはボロンお
よび/またはアルミニウムによりイオン打ち込みを行い、層４に対しては窒素に
よりイオン打ち込みをそれぞれ行うのである。
【００１９】 図１に示した、炭化ケイ素基体１とエピタクシー構造体２からなる炭化ケイ素
体にさらに最上のドープされない層（図２参照）を被着した後、このようにして
得られた構造体に、ソース、ドレインおよびゲートに対する細いトレンチを炭化
ケイ素基体１までエッチングする。このトレンチは、ソース電極５ないしドレイ
ン電極６に対してはｎ+ドープされた炭化ケイ素により充填される。ゲート電極
７に対するトレンチは、まずその側壁に絶縁層８が設けられ、次にその内室がｐ
+ドープされた炭化ケイ素により充填される。絶縁層８は熱的酸化により設ける
ことができる。ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極に対するトレンチを
このように充填することはエピタキシャルに行うことができる。トレンチに充填
されたｎ+導電性層ないしｐ+導電性層の上側は、最上のドープされない炭化ケイ
素層に達するまでエッチバックされるか、または研磨される。ソースＳ、ドレイ
ンＤおよびゲートＧに対して例えばアルミニウムからなる電極９，１０，１１を
設けた後に、図２に示した炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタが存在する。
ここではソース電極９およびドレイン電極１０を作製するために、スパッタリン
グまたは蒸着により被着された、有利にはニッケルまたはパーマロイ（ＮｉＦｅ
）からなる層を所望のレイアウト（例えば図３参照）に相応してエッチングする
こともでき、ゲート電極１１に対しては有利にはＮｉ−Ａｌ合金を使用する。こ
の金属化部は次に有利には９８０℃で熱処理され、続いてワイヤボンディングの
ために付加的に被着されたアルミニウムまたはハンダ可能な金属部（例えばＮｉ
Ａｇ）により強化される。
体にさらに最上のドープされない層（図２参照）を被着した後、このようにして
得られた構造体に、ソース、ドレインおよびゲートに対する細いトレンチを炭化
ケイ素基体１までエッチングする。このトレンチは、ソース電極５ないしドレイ
ン電極６に対してはｎ+ドープされた炭化ケイ素により充填される。ゲート電極
７に対するトレンチは、まずその側壁に絶縁層８が設けられ、次にその内室がｐ
+ドープされた炭化ケイ素により充填される。絶縁層８は熱的酸化により設ける
ことができる。ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極に対するトレンチを
このように充填することはエピタキシャルに行うことができる。トレンチに充填
されたｎ+導電性層ないしｐ+導電性層の上側は、最上のドープされない炭化ケイ
素層に達するまでエッチバックされるか、または研磨される。ソースＳ、ドレイ
ンＤおよびゲートＧに対して例えばアルミニウムからなる電極９，１０，１１を
設けた後に、図２に示した炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタが存在する。
ここではソース電極９およびドレイン電極１０を作製するために、スパッタリン
グまたは蒸着により被着された、有利にはニッケルまたはパーマロイ（ＮｉＦｅ
）からなる層を所望のレイアウト（例えば図３参照）に相応してエッチングする
こともでき、ゲート電極１１に対しては有利にはＮｉ−Ａｌ合金を使用する。こ
の金属化部は次に有利には９８０℃で熱処理され、続いてワイヤボンディングの
ために付加的に被着されたアルミニウムまたはハンダ可能な金属部（例えばＮｉ
Ａｇ）により強化される。
【００２０】 最後に図３は、ソース電極９，ドレイン電極１０およびゲート電極１１を備え
たこのような炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタに対する可能なレイアウト
（平面図）を示す。ここでソース電極９とゲート電極１１は、これらがドレイン
電極１０を取り囲むように配置することができる。
たこのような炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタに対する可能なレイアウト
（平面図）を示す。ここでソース電極９とゲート電極１１は、これらがドレイン
電極１０を取り囲むように配置することができる。
【図１】 図１は、炭化ケイ素体の断面図であり、ｐ導電性およびｎ導電性の炭化ケイ素
層が対でエピタクシー構造体に埋め込まれている。
層が対でエピタクシー構造体に埋め込まれている。
【図２】 図２は、本発明の実施例による炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタの断面
図である。
図である。
【図３】 図３は、図２の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタの可能なレイアウトの
平面図である。
平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング バルチュ ドイツ連邦共和国 エルランゲン レンネ スシュトラーセ 21 Ｆターム(参考） 5F102 FA01 GB01 GC10 GD04 GJ02 GR07 GR09 GR12 HC01 HC07 HC16
Claims (4)
- 【請求項１】 炭化ケイ素体（１，２）と、ソース電極、ドレイン電極およ
びゲート電極（５，６，７）とを有する炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタ
であって、前記炭化ケイ素体にはｐ導電性層とｎ導電性層（３，４）とが設けら
れている形式の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタにおいて、 ｐ導電性の炭化ケイ素層とｎ導電性の炭化ケイ素層（３，４）とは対でラテラ
ル方向に、炭化ケイ素体（１，２）の主表面に対して平行に当該炭化ケイ素体に
埋め込まれており、 ソース電極およびドレイン電極（５，６）は、一方の導電形式の炭化ケイ素が
強くドープされたトレンチからなり、 該トレンチは、ｐ導電性およびｎ導電性の炭化ケイ素層（３，４）が主表面か
ら貫通されており、 ゲート電極（７）は、前記導電形式とは反対の導電形式の炭化ケイ素が強くド
ープされたトレンチからなり、 該トレンチは、ｐ導電性およびｎ導電性の炭化ケイ素層（３，４）が主表面か
ら貫通されており、かつ当該トレンチの側壁には絶縁層（８）が設けられている
、 ことを特徴とする炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタ。 - 【請求項２】 ｐ導電性の炭化ケイ素層とｎ導電性の炭化ケイ素層（３，４
）のドーピング濃度は１０13電荷担体/ｃｍ2を越えない、請求項１記載の炭化ケ
イ素接合型電界効果トランジスタ。 - 【請求項３】 ソース電極（５）およびゲート電極（７）に対するトレンチ
は、ドレイン電極（６）に対するトレンチを取り囲んでいる、請求項１または２
記載の炭化ケイ素接合型電界効果トランジスタ。 - 【請求項４】 ｎ導電性とｐ導電性の炭化ケイ素層（３，４）は、イオン打
ち込みとエピタキシャルデポジットにより炭化ケイ素基体（１）の上に形成され
る、請求項１から３までのいずれか１項記載の炭化ケイ素接合型電界効果トラン
ジスタ。
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