JP6243214B2 - バイポーラトランジスタとその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、非特許文献1と非特許文献2では、シリコンカーバイドとシリコンの間にヘテロ接合を有する半導体装置について検討が行われている。
また、最近の研究としては、非特許文献3では、シリコンカーバイドとシリコン界面を備えるショットキーダイオードの特性について研究が行われている。
第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタ1は、第1導電型のシリコンカーバイド基板2と、第1導電型のシリコンカーバイド基板2の第1の主面に形成された第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜3と、第1導電型のシリコン基板5の第1の主面に形成され、シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の第1の主面と加圧接合され、アニール処理をされた第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜6と、当該第1導電型のシリコン基板5から形成された第1導電型のシリコン層8を有する。
第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタの製造方法の詳細と所望の特性については以下に記載する。
図2は、第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタの製造方法の1例を示す図である。
n+型シリコンカーバイド基板2の結晶軸<0001>を有する第1の主面に不純物濃度が1×1014〜1×1017cm−3のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜3を成長したシリコンカーバイド・エピタキシャル基板4を用意する。
また、n+型シリコン基板5を用意する。(図2(a))
また、n+型シリコン基板5の第1の主面に、p型シリコン・エピタキシャル膜6を形成しシリコン・エピタキシャル基板7とする。(図2(b))
上述のシリコンカーバイド・エピタキシャル基板4のn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜3の表面とシリコン・エピタキシャル基板7のp型シリコン・エピタキシャル膜6の第1の主面を真空装置内に対向して配置する。そして、互いに対向するn−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜3の表面とp型シリコン・エピタキシャル膜6の第1の主面にアルゴン・プラズマを照射し、活性化させる。(図2(b))
第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタでは、第1の電極12は、エミッタ電極で、第2の電極14は、ベース電極で、第3の電極16は、コレクタ電極である。
このアニールした場合の測定結果を基に、第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタのバンド図を描くと図3のようになる。
ベース・エミッタの価電子帯に大きな不連続が生じるので、ベースからエミッタへの少数キャリアの注入が阻止される。このため、エミッタ効率が向上する。
第2の実施形態に係るバイポーラトランジスタ41は、第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタと同様に、第1導電型のシリコンカーバイド基板2と、第1導電型のシリコンカーバイド基板の第1の主面に形成された第1導電型の第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜3と、第1導電型のシリコン基板5の第1の主面に形成され、シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の第1の主面と加圧接合され、アニール処理をされた第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜6と、当該第1導電型のシリコン基板から形成されたシリコン層8を有する。
第2の実施形態に係るバイポーラトランジスタの製造方法の詳細と所望の特性については以下に記載する。
また、n−型シリコンカーバイド・エピタキシャル膜3の表面と、p型シリコン・エピタキシャル膜6の表面を互いに加圧接合した後のアニール温度は、600〜1000℃とすることもできる。
2:シリコンカーバイド基板
3:シリコンカーバイド・エピタキシャル膜
4:シリコンカーバイド・エピタキシャル基板
5:シリコン基板
6:シリコン・エピタキシャル膜
7:シリコン・エピタキシャル基板
8:シリコン層
12:第1の電極
14:第2の電極
16:第3の電極
23、48:エミッタ
26、46:ベース
28、43:コレクタ
32、56:エミッタ電極
34、54:ベース電極
36、52:コレクタ電極
Claims (3)
- 第1導電型のシリコンカーバイド基板の第1の主面に第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜を形成したシリコンカーバイド・エピタキシャル基板の前記第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と第1導電型のシリコン基板の第1の主面に第1導電型と極性の異なる第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜を形成したシリコン・エピタキシャル基板の前記第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の表面を真空装置で対向して配置し、
対向して配置される前記第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と前記第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の表面にプラズマを照射して活性化し、
対向して配置される前記第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と前記第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の表面を接触させ、前記シリコンカーバイド・エピタキシャル基板と前記シリコン・エピタキシャル基板を加圧することにより前記シリコンカーバイド・エピタキシャル基板とシリコン・エピタキシャル基板を接合し、
接合された前記シリコンカーバイド・エピタキシャル基板と前記シリコン・エピタキシャル基板をアニールすることにより、
前記第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜と前記第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の間にヘテロ接合界面を形成する工程を含むことを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。 - 第1導電型のシリコンカーバイド基板と、
前記第1導電型のシリコンカーバイド基板の第1の主面に形成された第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜と、
第1導電型のシリコン基板の第1の主面に形成された第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜であって、前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と共に前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と接合する該第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の表面にプラズマを照射して活性化した後に、該第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の表面が前記シリコンカーバイド・エピタキシャル膜の表面と加圧接合され、アニール処理をされた第1導電型と極性の異なる該第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜と、
前記第1導電型のシリコン基板から形成され、該第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜の裏面に設置された第1導電型のシリコン層を備えることを特徴とするバイポーラトランジスタ。 - 前記第1導電型のシリコンカーバイド基板と前記第1導電型のシリコンカーバイド・エピタキシャル膜を有するエミッタあるいはコレクタと、
前記第2導電型のシリコン・エピタキシャル膜を有するベースと、
第1導電型のシリコン層を有するコレクタあるいはエミッタとを備えることを特徴とする請求項2記載のバイポーラトランジスタ。
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