JP2004533720A5

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Publication number: JP2004533720A5
Application number: JP2002589744A
Authority: JP
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-05-08

Claims

半導体構造において、該構造は、
炭化珪素単結晶基板と、
前記基板に隣接した炭化珪素のドープ領域と、
を備え、
前記基板が、少なくとも１つの較正ドーパントを含み、該ドーパントの電子エネルギ・レベルが、前記炭化珪素のバンドギャップ縁部から十分離間されていることによって導電的挙動を回避し、一方、中間ギャップから前記バンド縁部側に十分離間されていることによって、前記基板が前記ドープ領域と接触しているとき、及び前記基板内に存在する前記ドーパントの正味の量が、前記ドーパントの電子エネルギ・レベルに前記基板のフェルミ・レベルを拘束するのに十分であるときに、中間レベル状態で生ずるよりも大きなバンド偏移を、前記基板及び前記ドープ領域の間に生じ、
前記炭化珪素基板の抵抗率が、常温（２９８Ｋ）において少なくとも５０００Ω-ｃｍであることを特徴とする半導体構造。
請求項１記載の炭化珪素構造において、前記基板は、ドーパント及び固有の点欠陥によって較正されることを特徴とする炭化珪素構造。
請求項２記載の炭化珪素構造において、前記ドーパントは、１ｃｍ³当たり約５Ｅ１５〜３Ｅ１６の活性化された濃度の窒素であり、前記較正ドーパントは、約１Ｅ１５〜２Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度のスカンジウムであることを特徴とする炭化珪素構造。
請求項３記載の炭化珪素構造において、該構造は更に、約１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度の硼素を第２較正ドーパントとして含み、
前記硼素の濃度が前記スカンジウムの濃度よりも高く、
前記硼素、前記点欠陥及び前記スカンジウムの正味の濃度が、真性の前記窒素の存在の下で、前記フェルミ・レベルを前記スカンジウムのレベルに拘束するのに十分であることを特徴とする炭化珪素構造。
請求項１記載の炭化珪素構造において、前記隣接ドープ領域は、ドーパント打ち込み領域、ドーパント拡散領域、及びエピタキシャル層からなる群から選択されることを特徴とする炭化珪素構造。
炭化珪素単結晶において、該結晶は、
１ｃｍ³当たり５Ｅ１５〜３Ｅ１６の濃度の窒素と、
単結晶炭化珪素の価電子帯に対して０．３〜１．４ｅＶの間の電子エネルギ・レベルを有する少なくとも１つのアクセプタ元素と
を有し、
前記少なくとも１つのアクセプタ元素は、窒素を過剰較正し、かつ、前記炭化珪素基板のフェルミ・レベルを、前記少なくとも１つのアクセプタ元素の電子エネルギ・レベルに拘束するだけの量が存在することを特徴とする炭化珪素単結晶。
請求項６記載の炭化珪素単結晶であって、ドナーとして作用する別の固有の点欠陥を有し、前記少なくとも１つのアクセプタ元素は、窒素及び前記ドナーとして作用する該別の固有の点欠陥を過剰較正し、かつ、前記炭化珪素基板のフェルミ・レベルを、前記少なくとも１つのアクセプタ元素の電子エネルギ・レベルに拘束するだけの量が存在することを特徴とする炭化珪素単結晶。
請求項６記載の炭化珪素基板において、該基板は、２以上のアクセプタ元素を有することを特徴とする炭化珪素基板。
炭化珪素単結晶において、該結晶は、
１ｃｍ³当たり約５Ｅ１５〜３Ｅ１６の活性化された濃度を有する電気的に活性の窒素と、
アクセプタとして作用する、約１Ｅ１４〜３Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度の電気的に活性な点欠陥と、
単結晶炭化珪素の価電子帯に対して０．３〜１．４ｅＶの間の電子エネルギ・レベルを有する、ある量の少なくとも１つのアクセプタ元素と、
を有し、
前記アクセプタ元素及び前記点欠陥を合わせた量が、前記電気的に活性な窒素の量よりも大きく、前記炭化珪素単結晶のフェルミ・レベルを、前記少なくとも１つのアクセプタ元素の電子エネルギ・レベルに拘束する
ことを特徴とする炭化珪素単結晶。
炭化珪素のバルク単結晶において、該結晶は、
意図して導入したものではない窒素であって、１ｃｍ³当たり約５Ｅ１５〜３Ｅ１６の活性化された濃度を有する窒素と、
約１Ｅ１５〜２Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度のスカンジウムと、
１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度の硼素と
を有し、
前記窒素の濃度が前記スカンジウムの濃度よりも高く、
前記硼素の濃度が、前記硼素及びスカンジウムを合わせた濃度に対して、前記窒素を較正し、前記炭化珪素のフェルミ・レベルを前記スカンジウムのレベルに拘束するのに十分である
ことを特徴とする炭化珪素のバルク単結晶。
半導体構造であって、請求項６、９及び１０のいずれかに記載の炭化珪素基板上に、炭化珪素のｎ型エピタキシャル層を備えていることを特徴とする半導体構造。
炭化珪素のバルク単結晶において、該結晶は、
約５Ｅ１５〜３Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度の窒素と、
１Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度の硼素と、
約１Ｅ１５〜２Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度のスカンジウムと、
約１Ｅ１４〜３Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度の点欠陥と、
常温にて少なくとも５０００Ω-ｃｍの抵抗率と
を有することを特徴とする炭化珪素のバルク単結晶。
金属半導体電界効果トランジスタであって、請求項１２記載の半絶縁基板結晶からなることを特徴とする金属半導体電界効果トランジスタ。
炭化珪素単結晶において、該結晶は、
１ｃｍ³当たり５Ｅ１５〜３Ｅ１６の活性化された濃度を有する電気的に活性な窒素と、
アクセプタとして作用し、約１Ｅ１４〜３Ｅ１６ｃｍ^-3の濃度する電気的に活性な点欠陥と、
単結晶炭化珪素の価電子帯に対して０．３〜１．４ｅＶの電子エネルギ・レベルを有する第１アクセプタ元素と、
単結晶炭化珪素の価電子帯に対して０．３〜１．４ｅＶの電子エネルギ・レベルを有する第２アクセプタ元素と
を有し、
前記第１アクセプタ元素の前記エネルギ・レベルが、前記第２アクセプタ元素の前記エネルギ・レベルよりも深く、
前記第２アクセプタ元素の濃度が、前記第１アクセプタ元素の量よりも大きく、
前記アクセプタ元素と前記点欠陥を合わせた量が、前記電気的に活性な窒素の量よりも大きく、前記炭化珪素基板のフェルミ・レベルを前記第１アクセプタ元素の電子エネルギ・レベルに拘束する
ことを特徴とする炭化珪素単結晶。
半導体構造であって、請求項１２又は１４記載の炭化珪素基板上に、炭化珪素のｎ型エピタキシャル層を備える半導体構造。
電界効果トランジスタであって、請求項６、９、１１、及び１５のいずれかに記載の半導体構造を含む電界効果トランジスタ。
請求項６、９、及び１４のいずれかに記載の炭化珪素単結晶において、前記アクセプタ元素はスカンジウム及び硼素からなる群から選択されていることを特徴とする炭化珪素単結晶。
請求項１、６、９、１０、１２、及び１４いずれかに記載の炭化珪素単結晶において、前記炭化珪素のポリタイプは、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ及び１５Ｒポリタイプからなる群から選択されていることを特徴とする炭化珪素単結晶。
請求項６、９、１０、１２、及び１４いずれかに記載の炭化珪素単結晶において、該結晶は、常温にて少なくとも５，０００Ω-ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする炭化珪素単結晶。
請求項１、６、９、１０、１２、及び１４いずれかに記載の炭化珪素単結晶において、該結晶は、常温にて少なくとも１０，０００Ω-ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする炭化珪素単結晶。
請求項１、６、９、１０、１２、及び１４いずれかに記載の炭化珪素単結晶において、該結晶は、常温にて少なくとも５０，０００Ω-ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする炭化珪素単結晶。