JP3638189B2 - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板として炭化珪素(SiC)基板(以下、SiC基板と略記する。)を使用した電界効果トランジスタ、特にMIS FETの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
MIS FETを製作するに当たり、仮にイオン注入工程を採用して2重拡散構造を形成しようとすると、図6〜図9に示すような工程を経ることになる。すなわち、図6において、N型SiC基板1の所定の部位にマスク2Aを施し、このマスク2Aの除去部分3に対してP型不純物のイオン注入4Aを行う。次に、図7に示すようにマスク2Aを除去した後、所定時間アニールを行ってP型拡散層5を形成する。
【0003】
次に、図8に示すように所定の部位に再度マスク2Bを施した後、N型不純物をイオン注入4Bする。その後、上記と同様にマスク2Bを除去した後、所定時間アニールしてN型拡散層6を形成する。次に、図9に示すように公知のフォトリソグラフィ技術を用い、ゲート絶縁膜7及びゲート電極8を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
SiC基板を使用したMIS FETを、上記のような2重拡散法により形成することにすると、次のような解決すべき課題が生じる。
(1)フォトリソグラフィ技術による微細化の負担が大きく、そのため特性のバラツキが大きくなり、素子の一部しか動作しない場合が生じる。
(2)SiC基板に対して拡散法では、P型拡散層5やN型拡散層6の深さを深くすることが困難であり、結局N型拡散層6やゲート部の抵抗を大きくしてしまい現実的な方法とは言えない。
【0005】
【発明の目的】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、SiC基板に対してイオン注入後の活性率の悪い2重拡散法を用いることなく、現状では現実的なエピタキシャル成長技術により所定の不純物層を形成し、また、その他の各工程とも可能な限り従来の製造技術を利用して製作するようにして高特性で安価な電界効果トランジスタを得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、一方導電型炭化珪素基板の一方の主面上に、一方導電型炭化珪素の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層上に選択的にレジスト膜を形成する工程と、
次いで、前記レジスト膜をマスクとして第1のエピタキシャル層の厚さの途中までドライエッチングし、凹部を形成する工程と、
次いで、上記凹部及び前記第1のエピタキシャル層上に他方導電型炭化珪素の第2のエピタキシャル層を形成し、さらにその上に一方導電型炭化珪素の第3のエピタキシャル層を形成する工程と、
次いで、上記炭化珪素基板の一方の主面を研磨して前記凹部上面に前記第2、第3のエピタキシャル層を露出させる工程と、
前記第2、第3のエピタキシャル層上及び前記第1のエピタキシャル層上にゲート絶縁膜とゲート電極とを形成すると共に、前記凹部内の第3のエピタキシャル層上にソース電極、上記炭化珪素基板の他方の主面にドレイン電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図1〜図5を参照して説明する。図1に示すように、一方導電型、例えばN + 型のSiC基板10の主面上に、N型SiCの第1のエピタキシャル層11を形成する。
次に、図2に示すように、前記第1のエピタキシャル層11上に選択的にレジスト膜12を形成する。次いで、図3に示すように、上記レジスト膜12をマスクとして第1のエピタキシャル層11の厚さの途中までドライエッチングし、凹部13を形成する。なお、上記のドライエッチングの方法としては、RIEエッチング、スパッタエッチング、あるいは若干の技術的課題は残るが、イオンビームエッチング等が利用可能である。さらに、完全結晶面を得る目的で高温ガスによるエッチングを併用することも良く知られている。
【0008】
次いで、図4に示すように上記凹部13及び前記第1のエピタキシャル層11上に所定不純物濃度のP型SiCの第2のエピタキシャル層14を形成し、さらにその上にN + 型SiCの第3のエピタキシャル層15を形成する。次いで、図5に示すように上記SiC基板10の一方の主面をダイヤモンド等を使用して研磨し、前記凹部上面131に前記第2、第3のエピタキシャル層14、15を露出させる。また、前記第2、第3のエピタキシャル層14、15上及び前記第1のエピタキシャル層11上にゲート絶縁膜16とゲート電極17とを形成すると共に、前記凹部13内の第3のエピタキシャル層15上にソース電極18、上記SiC基板10の他方の主面にドレイン電極19を形成する。なお、図中、20は上記構造により形成されたチャネル部である。
【0009】
以上の方法によれば、従来法に比較して概略次のような利点がある。
(1)拡散法によらず、また、特別新しい技術を用いずに所定の構造のMIS FET等を安価に製作することができる。
(2)超微細なフォトレジスト工程によらず、比較的均一で短いチャネル部20を横方向に形成することができる。
(3)横方向電流の流れに有利な第3のエピタキシャル層15や深い構造で耐圧の出し易い第2のエピタキシャル層14を容易に形成することができる。
(4)横型FET等に比べ、特に大電流型の電界効果トランジスタの製造に適している。
【0010】
【発明の効果】
以上のように、本発明の製造方法によれば、SiC基板に対してイオン注入後の活性率の悪い2重拡散法を用いることなく、エピタキシャル成長技術により所定の不純物層を形成し、また、各工程とも可能な限り従来の製造技術を利用して製作するようにしたので、高特性で安価な電界効果トランジスタが容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を説明するための第1の工程を示す説明図である。
【図2】本発明の製造方法を説明するための第2の工程を示す説明図である。
【図3】本発明の製造方法を説明するための第3の工程を示す説明図である。
【図4】本発明の製造方法を説明するための第4の工程を示す説明図である。
【図5】本発明の製造方法を説明するための第5の工程を示す説明図である。
【図6】従来の製造方法を説明するための第1の工程を示す説明図である。
【図7】従来の製造方法を説明するための第2の工程を示す説明図である。
【図8】従来の製造方法を説明するための第3の工程を示す説明図である。
【図9】従来の製造方法を説明するための第4の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
10 SiC基板
11 第1のエピタキシャル層
12 レジスト膜
13 凹部
14 第2のエピタキシャル層
15 第3のエピタキシャル層
16 ゲート絶縁膜
17 ゲート電極
18 ソース電極
19 ドレイン電極
Claims (2)
- 一方導電型炭化珪素基板の一方の主面上に、一方導電型炭化珪素の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層上に選択的にレジスト膜を形成する工程と、
次いで、前記レジスト膜をマスクとして第1のエピタキシャル層の厚さの途中までドライエッチングし、凹部を形成する工程と、
次いで、上記凹部及び前記第1のエピタキシャル層上に他方導電型炭化珪素の第2のエピタキシャル層を形成し、さらにその上に一方導電型炭化珪素の第3のエピタキシャル層を形成する工程と、
次いで、上記炭化珪素基板の一方の主面を研磨して前記凹部上面に前記第2、第3のエピタキシャル層を露出させる工程と、
前記第2、第3のエピタキシャル層上及び前記第1のエピタキシャル層上にゲート絶縁膜とゲート電極とを形成すると共に、前記凹部内の第3のエピタキシャル層上にソース電極、上記炭化珪素基板の他方の主面にドレイン電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 - 前記一方導電型はN型であり、他方導電型はP型であることを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
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