JP2008506274A - シリコンカーバイドから製造されるモノリシックな縦型接合型電界効果トランジスタおよびショットキーバリアダイオード、および、その製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に、パワー電界効果トランジスタの分野に関し、特に、パワースイッチング用途のシリコンカーバイド接合型電界効果トランジスタの分野に関する。
第一のマスクを第一の導電型のSiCのソース層上に置くことであって、該ソース層は、該第一の導電型のSiCドリフト層に隣接し、かつ、該ドリフト層は、該第一の導電型のSiC基板層に隣接する、ことと、
該ソース層を介して、該ドリフト層の中へと選択的にエッチングすることにより、エッチングされた複数の領域によって分離された隆起した複数のソース領域を形成することと、
該ドリフト層の露出部分の中へと該第二の導電型のドーパントを注入し、該注入された領域が該第二の導電型のSiCとなるようにすることと、
該第一のマスクを除去することと、
該デバイスをアニールすることにより、該ドーパントを活性化することと、
該デバイスの該ソース層上に第二のマスクを置くことと、
該デバイスの該注入層を介する選択的なエッチングにより該第一の導電型の材料を露出させることによって、複数のゲート領域、ショットキーアノード領域、および、オプションとして、複数の終端部構造を形成することと、
該第二のマスクを除去することと、
該デバイスの露出エッチング表面上に誘電体材料を堆積することと、
該誘電体材料をエッチングすることにより、該複数のソース領域を露出させることと、
該ゲート領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、注入された材料を露出させることと、
露出させたソース領域およびゲート領域上に金属を堆積することにより、ソースオーミックコンタクトおよびゲートオーミックコンタクトをそれぞれ形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属を堆積することにより、ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該ショットキーアノード領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、該第一の導電型の材料を露出させることと、
ショットキー金属層を該ショットキーアノード領域内に、かつ該ソースオーミックコンタクトに接触するように堆積することと、
該ショットキー金属層および該ゲートオーミックコンタクト上に金属層を堆積することにより、電気的コンタクトパッドを形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属層を形成して、該ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該ドレインオーミックコンタクト上に金属層を形成することにより、ドレイン電気的コンタクトパッドを形成することと
を包含し、
該デバイスは、ソースとゲートとドレインとを含むJFETと、カソードとアノードとを含むSBDとを備え、該JFETのドレインは、該SBDのカソードとしても機能し、該JFETのソースは、該SBDのアノードとしても機能する。
第一のマスクを第一の導電型のSiCのソース層上に置くことであって、該ソース層は、該第一の導電型のSiCドリフト層に隣接し、かつ、該ドリフト層は、該第一の導電型のSiC基板層に隣接する、ことと、
該ソース層を介して該ドリフト層の中へと選択的にエッチングすることにより、エッチングされた複数の領域によって分離された隆起した複数のソース領域を形成することと、
該ドリフト層の露出部分上に、第二のマスクを置くことと、
該ドリフト層の露出部分に該第二の導電型のドーパントを注入し、該注入された領域が、該第二の導電型のSiCとなるようにすることであって、該第二のマスクによってマスクされた該ドリフト層の部分は、ショットキーアノード領域を形成する、ことと、
該第一のマスクおよび該第二のマスクを除去することと、
該デバイスをアニールすることにより、該ドーパントを活性化することと、
該デバイスの該ソース層および該注入されたドリフト層の部分の上に、第三のマスクを置くことと、
該デバイスの該注入層を介する選択的なエッチングにより該第一の導電型の材料を露出させることによって、複数のゲート領域、および、オプションとして、複数の終端部構造を形成することと、
該第三のマスクを除去することと、
該デバイスの露出エッチング表面上に誘電体材料を堆積することと、
該誘電体材料をエッチングすることにより、該ソース領域を露出することと、
該ゲート領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、注入された材料を露出させることと、
露出されたソース領域およびゲート領域上に金属を堆積することにより、ソースオーミックコンタクトおよびゲートオーミックコンタクトをそれぞれ形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属を堆積することにより、ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該SBDアノード領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、該第一の導電型の材料を露出させることと、
ショットキー金属層を該ショットキーアノード領域内に、かつ、該ソースオーミックコンタクトに接触するように堆積することと、
該ショットキー金属層および該ゲートオーミックコンタクト上に金属層を堆積して、電気的コンタクトパッドを形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属層を形成することにより、該ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該ドレインオーミックコンタクト上に金属層を形成することにより、ドレイン電気的コンタクトパッドを形成することと
を包含し、
該デバイスは、ソースとゲートとドレインとを含むJFETと、カソードとアノードとを含むSBDとを備え、該JFETのドレインは、該SBDのカソードとしても機能し、該JFETのソースは、該SBDの該アノードとしても機能する。
第一のマスクを第一の導電型のSiCのソース層上に置くことであって、該ソース層は、該第一の導電型のSiCドリフト層に隣接し、かつ、該ドリフト層は、該第一の導電型のSiC基板層に隣接する、ことと、
該ソース層を介して該ドリフト層の中へと選択的にエッチングすることにより、エッチングされた複数の領域によって分離された隆起した複数のソース領域を形成することと、
該ドリフト層の露出部分に該第二の導電型のドーパントを注入し、該注入された領域が、該第二の導電型のSiCとなるようにすることと、
該第一のマスクを除去することと、
該デバイスをアニールすることにより、該ドーパントを活性化することと、
該デバイスの該ソース層上に第二のマスクを置くことと、
該デバイスの該注入層を介する選択的なエッチングにより該第一の導電型の材料を露出させることによって、複数のゲート領域、ショットキーアノード領域、および、オプションとして、複数の終端部構造を形成することと、
該第二のマスクを除去することと、
誘電体材料が該隆起したソース領域上でより薄くなるよう、該デバイスの露出エッチング表面上に誘電体材料を堆積することと、
該誘電体材料をエッチングすることにより、該ソース領域を露出することと、
該ゲート領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、注入された材料を露出させることと、
露出されたソース領域およびゲート領域上に金属を堆積することにより、ソースオーミックコンタクトおよびゲートオーミックコンタクトをそれぞれ形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属を堆積することにより、ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該SBDアノード領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、該第一の導電型の材料を露出させることと、
ショットキー金属層を該SBDアノード領域内に、かつ、該ソースオーミックコンタクトに接触するように堆積することと、
該ショットキー金属層および該ゲートオーミックコンタクト上に金属層を堆積することにより、電気的コンタクトパッドを形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属層を形成することにより、該ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該ドレインオーミックコンタクト上に金属層を形成することにより、ドレイン電気的コンタクトパッドを形成することと
を包含し、
ここで、該デバイスは、ソースとゲートとドレインとを含むJFETと、カソードとアノードとを含むSBDとを備え、該JFETのドレインは、該SBDのカソードとしても機能し、該JFETの該ソースは、該SBDの該アノードとしても機能する。
Claims (25)
- 縦型接合型電界効果トランジスタ(JFET)およびショットキーバリアダイオード(SBD)を備えるSiC半導体デバイスであって、該デバイスは、
第一の導電型のSiC半導体基板層と、
該基板層上に配置された該第一の導電型のSiCドリフト層と、
該ドリフト層上に配置された該第一の導電型の複数のSiCソース領域と、
該ドリフト層内に形成された該第一の導電型とは異なる第二の導電型の複数のSiCゲート領域と、
該ドリフト層に隣接するショットキー金属層を含むショットキー接合と、
該ドリフト層と反対側の該基板層に隣接するオーミックコンタクトと、該ソース領域および該ゲート領域と隣接するオーミックコンタクトと
を備え、
該ショットキー金属が該ソースオーミックコンタクトと電気的にコンタクトするように、該ショットキー金属層が該ソースオーミックコンタクトにわたって拡がり、
該JFETのドレインは、該SBDのカソードとしても機能し、該JFETのソースは、該SBDのアノードとしても機能する、デバイス。 - 前記第一の導電型の材料は、n型半導体材料であり、前記第二の導電型の材料は、p型半導体材料である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数のゲート領域は、前記ドリフト層内に前記第二の導電型のドーパントをイオン注入することによって形成される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ショットキー金属層上に、ならびに、前記ドレインオーミックコンタクトおよび前記ゲートオーミックコンタクト上に配置された最終金属層をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ドリフト層は、前記基板上に配置された前記第一の導電型のドリフト領域と、該ドリフト領域上に配置されたこれもまた該第一の導電型のチャネル領域とを備え、
前記ソース領域は、該チャネル領域上に配置されている、請求項1に記載のデバイス。 - 前記チャネル領域は、前記下に横たわるドリフト層よりも高いドーピングレベルを有する、請求項4に記載のデバイス。
- 前記ドリフト層は、5×1016atom・cm−3以下のドーパント濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記基板層は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数のソース領域は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数のゲート領域は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数のゲート領域は、5×1016atom・cm−3と1018atom・cm−3との間のドーパント濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ドリフト層は、5×1016atom・cm−3以下のドーパント濃度を有し、
前記基板層は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有し、
前記複数のソース領域は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有し、
前記複数のゲート領域は、少なくとも5×1016atom・cm−3のドーパント濃度を有する、請求項1に記載のデバイス。 - 縦型接合型電界効果トランジスタ(JFET)およびショットキーバリアダイオード(SBD)を備えるSiC半導体デバイスを製造する方法であって、該方法は、
第一のマスクを第一の導電型のSiCのソース層上に置くことであって、該ソース層は、該第一の導電型のSiCドリフト層に隣接し、かつ、該ドリフト層は、該第一の導電型のSiC基板層に隣接する、ことと、
該ソース層を介して該ドリフト層の中へと選択的にエッチングすることにより、エッチングされた複数の領域によって分離された隆起した複数のソース領域を形成することと、
該ドリフト層の露出部分に該第二の導電型のドーパントを注入し、該注入された領域が、該第二の導電型のSiCとなるようにすることと、
該第一のマスクを除去することと、
該デバイスをアニールすることにより、該ドーパントを活性化することと、
該デバイスの該ソース層上に第二のマスクを置くことと、
該デバイスの該注入層を介する選択的なエッチングにより該第一の導電型の材料を露出させることによって、複数のゲート領域、ショットキーアノード領域、および、オプションとして、複数の終端部構造を形成することと、
該第二のマスクを除去することと、
誘電体材料が該隆起したソース領域上でより薄くなるよう、該デバイスの露出エッチング表面上に該誘電体材料を堆積することと、
該誘電体材料をエッチングすることにより、該複数のソース領域を露出させることと、
該ゲート領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、注入された材料を露出させることと、
露出されたソース領域およびゲート領域上に金属を堆積することにより、ソースオーミックコンタクトおよびゲートオーミックコンタクトをそれぞれ形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属を堆積することにより、ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該SBDアノード領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、該第一の導電型の材料を露出させることと、
ショットキー金属層を該ショットキーアノード領域内に、かつ該ソースオーミックコンタクトに接触するように堆積することと、
該ショットキー金属層および該ゲートオーミックコンタクト上に金属層を堆積することにより、電気的コンタクトパッドを形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属層を形成することにより、該ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該ドレインオーミックコンタクト上に金属層を形成することにより、ドレイン電気的コンタクトパッドを形成することと
を包含し、
該デバイスは、ソースとゲートとドレインとを含むJFETと、カソードとアノードとを含むSBDとを備え、該JFETのドレインは、該SBDのカソードとしても機能し、該JFETのソースは、該SBDのアノードとしても機能する、方法。 - 前記第一の導電型の材料は、n型半導体材料であり、前記第二の導電型の材料は、p型半導体材料である、請求項13に記載の方法。
- 前記ソース層は、前記下に横たわるドリフト層より高濃度にドーピングされる、請求項13に記載の方法。
- 前記ドリフト層は、前記基板上に配置された前記第一の導電型のドリフト領域と、該ドリフト領域上に配置されたこれもまた該第一の導電型のチャネル領域とを備え、前記複数のソース領域は、該チャネル領域上に配置される、請求項13に記載の方法。
- 前記チャネル領域は、前記下に横たわるドリフト領域よりも高いドーピングレベルを有する、請求項16に記載の方法。
- 前記アノード領域においてエッチングすることにより、該アノード領域内に残留している注入された材料を除去することをさらに包含する、請求項13に記載の方法。
- 前記ドリフト層は、5×1016atom・cm−3以下のドーパント濃度を有し、
前記基板層は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有し、
前記複数のソース領域は、1018atom・cm−3以上のドーパント濃度を有し、
前記複数のゲート領域は、少なくとも5×1016atom・cm−3のドーパント濃度を有する、請求項13に記載の方法。 - 縦型接合型電界効果トランジスタ(JFET)およびショットキーバリアダイオード(SBD)を備えるSiC半導体デバイスを製造する方法であって、該方法は、
第一のマスクを第一の導電型のSiCのソース層上に置くことであって、該ソース層は、該第一の導電型のSiCドリフト層に隣接し、かつ、該ドリフト層は、該第一の導電型のSiC基板層に隣接する、ことと、
該ソース層を介して該ドリフト層の中へと選択的にエッチングすることにより、エッチングされた複数の領域によって分離された隆起した複数のソース領域を形成することと、
該ドリフト層の露出部分上に、第二のマスクを置くことと、
該ドリフト層の露出部分に該第二の導電型のドーパントを注入し、該注入された領域が該第二の導電型のSiCとなるようにすることであって、該第二のマスクによってマスクされた該ドリフト層の部分はショットキーアノード領域を形成する、ことと、
該第一のマスクおよび該第二のマスクを除去することと、
該デバイスをアニールすることにより該ドーパントを活性化することと、
該デバイスの該ソース層および該注入されたドリフト層の部分の上に、第三のマスクを置くことと、
該デバイスの該注入層を介する選択的なエッチングによって該第一の導電型の材料を露出させることにより、複数のゲート領域、および、オプションとして、複数の終端部構造を形成することと、
該第三のマスクを除去することと、
該デバイスの露出エッチング表面上に誘電体材料を堆積することと、
該誘電体材料をエッチングすることにより、該ソース領域を露出させることと、
該ゲート領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、注入された材料を露出させることと、
露出させたソース領域およびゲート領域上に金属を堆積することにより、ソースオーミックコンタクトおよびゲートオーミックコンタクトをそれぞれ形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属を堆積することにより、ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該SBDアノード領域の上の該誘電体材料を介して選択的にエッチングすることにより、該第一の導電型の材料を露出させることと、
ショットキー金属層を該ショットキーアノード領域内に、かつ該ソースオーミックコンタクトに接触するように堆積することと、
該ショットキー金属層および該ゲートオーミックコンタクト上に金属層を堆積することにより、電気的コンタクトパッドを形成することと、
該ドリフト層の反対側の該基板上に金属層を形成することにより、該ドレインオーミックコンタクトを形成することと、
該ドレインオーミックコンタクト上に金属層を形成することにより、ドレイン電気的コンタクトパッドを形成することと
を包含し、
該デバイスは、ソースとゲートとドレインとを含むJFETと、カソードとアノードとを含むSBDとを備え、該JFETのドレインは、該SBDのカソードとしても機能し、該JFETのソースは、該SBDのアノードとしても機能する、方法。 - 前記第三のマスクは、前記ショットキーアノード領域を覆う、請求項20に記載の方法。
- 前記第三のマスクは、前記ショットキーアノード領域を覆わず、
複数のゲート領域、および、オプションとして、複数の終端部構造を形成することは、該ショットキーアノード領域内のドリフト層をエッチングすることを包含する、請求項20に記載の方法。 - 前記ドリフト層は、前記基板上に配置された前記第一の導電型のドリフト領域と、該ドリフト領域上に配置されたこれもまた該第一の導電型のチャネル領域とを備え、前記複数のソース領域は、該チャネル領域上に配置されている、請求項20に記載の方法。
- 前記ショットキー金属層は、前記デバイスの前記ショットキーアノード領域内の前記チャネル領域上に堆積されている、請求項23に記載の方法。
- 前記ショットキー金属層は、前記デバイスの前記ショットキーアノード領域内の前記ドリフト領域上に堆積されている、請求項24に記載の方法。
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