JPH02253622A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

炭化珪素半導体装置の製造方法

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JPH02253622A
JPH02253622A JP7566589A JP7566589A JPH02253622A JP H02253622 A JPH02253622 A JP H02253622A JP 7566589 A JP7566589 A JP 7566589A JP 7566589 A JP7566589 A JP 7566589A JP H02253622 A JPH02253622 A JP H02253622A
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藤井 良久
Mitsuhiro Shigeta
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電気絶縁層として高抵抗炭化珪素単結晶層を有
する炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
(従来の技術) 珪素(Si)を初めとして、ヒ化ガリウム(GaAs)
やリン化ガリウム(GaP )などの化合物半導体を用
いた半導体装置(例えば、ダイオード、トランジスタ、
集積回路、大規模集積回路1発光ダイオード、半導体レ
ーザ、および電荷結合素子)がエレクトロニクスの各分
野において広範囲に実用化されている。
炭化珪素(Si[:)は広い禁制帯幅(2,2〜3.3
eν)を有する半導体材料であって、熱的、化学的、お
よび機械的に極めて安定であり、放射線損傷にも強いと
いう優れた特徴を持っている。珪素のような従来の半導
体材料を用いた半導体装置は、特に高温、高出力駆動、
放射線照射などの苛酷な条件下では使用が困難である。
従って、炭化珪素を用いた半導体装置は、このような苛
酷な条件下でも使用し得る半導体装置として広範な分野
での応用が期待されている。
しかしながら、大きな面積を有し、かつ高品質の炭化珪
素単結晶を、生産性を考慮した工業的規模で安定に供給
し得る結晶成長技術は確立されていない。それゆえ、炭
化珪素は、上述のような多くの利点および可能性を有す
る半導体材料であるにもかかわらず、その実用化が阻ま
れている。
従来、研究室規模では1例えば昇華再結晶法(レーリー
法)で炭化珪素単結晶を成長させたり。
該方法で得られた炭化珪素単結晶を基板として。
その上に気相成長法(CVD法)や液相エピタキシャル
成長法(LPB法)で炭化珪素単結晶層をエピタキシャ
ル成長させることにより、半導体装置の試作が可能なサ
イズの炭化珪素単結晶を得ている。
しかしながら、これらの方法では、得られた単結晶の面
積が小さく、その寸法や形状を高精度に制御することは
困難である。また、炭化珪素が有する結晶多形および不
純物濃度の制御も容易ではない。
これらの問題点を解決するた杓に2本発明者らは、安価
で入手の容易な珪素単結晶基板上に、大きな面積を有す
る良質の炭化珪素単結晶を気相成長させる方法を提案し
た(特開昭59−203799号)。
該方法において、炭化珪素を気相成長させる際に不純物
を添加すれば、得られた炭化珪素単結晶における不純物
濃度および伝導型を制御することが可能である。
炭化珪素半導体装置における電気絶縁層として高抵抗炭
化珪素単結晶層を用いる場合には、その形成方法が問題
となる。このような形成方法としては9例えば上記の気
相成長法により、炭化珪素単結晶層を成長させる際に不
純物を添加する方法や、予め成長させた炭化珪素単結晶
層に不純物を熱拡散させる方法などがある。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、気相成長の際に添加された炭化珪素単結
晶層中の不純物は、室温では全てがイオン化しているわ
けではなく、温度が上昇するにつれて、該炭化珪素単結
晶層中のキャリア濃度が上昇する。従って、第3図に示
すように、該炭化珪素単結晶層の抵抗率は、温度が上昇
するにつれて低下する。(例えば、 A、5uzuki
 et al8. AppI。
Phys、 Lett、、49.450 (1’986
)およびM、 Yamanakaet al、、J、A
ppl、Phys、、 61,599  (1987)
を参照されたい。)それゆえ、このような方法は、高温
動作用の炭化珪素半導体装置における電気絶縁層の形成
には適当ではない。
他方、予め成長させた炭化珪素単結晶層に不純物を熱拡
散させて高抵抗層を形成する場合には。
炭化珪素中における不純物の拡散定数が小さく。
1.600℃以上の高い拡散温度が必要である。従って
、不純物濃度を制御することが困難であり、しかも用い
た半導体基板や炭化珪素単結晶層が劣化するおそれがあ
るため、不純物熱拡散法は炭化珪素半導体装置のプロセ
ス技術として適当ではない。
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、不純物濃度を制御することが容易
であり、500℃付近の高温領域においても電気絶縁層
として機能する高抵抗炭化珪素単結晶層を形成し得る炭
化珪素半導体装置の製造方法を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、電気絶縁層として高抵抗炭化珪素層を有する
炭化珪素半導体装置の製造方法であって。
半導体基板上に炭化珪素単結晶層を成長させる工程と、
該炭化珪素単結晶層に所定量のイオンを注入することに
より、その表面領域にイオン注入層を形成する工程と、
該イオン注入層を熱アニール処理することにより、高抵
抗炭化珪素単結晶層を形成する工程とを包含し、そのこ
とにより上記目的が達成される。
上記イオン注入層を形成する際には、イオン注入は1回
で行うこともできるし、複数回に分けて行うこともでき
る。この場合、注入条件を適切に調節することにより、
所定の不純物濃度および層厚を有するイオン注入層が得
られる。注入するイオンとしては1例えば、ホウ素(B
)イオン、アルミニウム(AI)イオン、ガリウム(G
a)イオンなどの■族元素イオンが挙げられ、特にホウ
素イオンが好ましい。
得られたイオン注入層は1次いで熱アニール処理が施さ
れる。熱アニール処理は、不活性ガス(例、tlf、 
Arガス)雰囲気下、約1,000〜1.300 tの
温度で行われる。この熱アニール処理により。
上記イオン注入層は活性化されて高い抵抗率を有するよ
うになり、電気絶縁層として機能し得る高抵抗炭化珪素
単結晶層が形成される。
(実施例) 以下に本発明の実施例について説明する。
第1図(a)は1本発明の製造方法により得られる炭化
珪素半導体装置の一例であるショットキーゲート型電界
効果トランジスタ(MBSFBT)を示す。
該MESFBTは以下のようにして作製された。
まず、第1図(b)に示すように、気相成長((:VD
)法により、Si単結晶基板1上にノンドープSiC単
結晶層2(層厚的IOμm)を1.350℃で成長させ
た。次いで、イオン注入装置を用いて、ノンドープSi
C単結晶層2の表面領域にホウ素イオン(目Baを2回
に分けて注入することにより、第1図(C)に示すよう
なりイオン注入層3(層厚的0.5μm)を形成した。
なお、注入条件は、加速電圧がそれぞれ200keVお
よび100keVであり、Bイオンの注入量がいずれも
l X 10”cm−’であった。
そして、 Ar雰囲気下、約1.300℃にて30分間
の熱アニール処理を行うことにより、Bイオン注入層3
を活性化させ、第1図(d)に示すような高抵抗SiC
単結晶層(すなわち、電気絶縁層)4を形成した。該高
抵抗SiC単結晶層4の抵抗率を測定したところ、室温
では約5X102Ω・cmであった。
しかも、室温から500℃付近までの広い温度領域にわ
たって、抵抗率の低下はほとんど観察されず。
上記の高抵抗SiC単結晶層4が電気絶縁層として充分
な性能を有することがわかった。第2図に。
高抵抗SiC単結晶層(電気絶縁層)4の抵抗率の温度
変化を示す。
続いて、 CVD法により、電気絶縁層4上にノンドー
プSiC単結晶層(層厚的0.5μm)を成長させてチ
ャネル層5とした(第1図(e))。さらに。
CVD法またはプラズマCVD法により、チャネル層5
上に5i02膜(層厚的1μm)を形成した。次いで、
ホトリソグラフィーを用いて、S10゜膜の所定領域を
エツチングにより開口して、フィールド絶縁膜6とした
(第1図(a))。なお、エツチングにはフッ化水素(
HF)溶液を用いた。最後に、ソース領域およびドレイ
ン領域に対応する開口部分には、それぞれオーミック電
極としてニッケル(N1)を、ゲート領域に対応する開
口部分には、ショットキー電極として金(八U)を真空
蒸着した後、ホトリソグラフィーを用いて、ソース電極
7.ドレイン電極8.およびゲート電極9を形成するこ
とにより、第1図(a)に示すようなMESFBTを得
た。
このようにして得られたMESFETのトランジスタ特
性について調べたところ、チャネル層5の下方に形成さ
れた電気絶縁層4として、Bイオンを注入した高抵抗S
iC単結晶層が用いられているため。
該チャネル層5からSiC単結晶基板1方向へのリーク
電流が低減し、良好なトランジスタ特性が得、られた。
また、電気絶縁層4とチャネル層5との整流特性につい
て調べたところ、室温から500℃付近の高温まで良好
な結果が得られ、特に高温における上記リーク電流の増
加による整流特性の劣化は観察されなかった。
(発明の効果) 本発明の製造方法によれば、電気絶縁層を形成するのに
イオン注入法を用いるため、500℃付近の高温領域ま
で素子特性が劣化しない炭化珪素半導体装置が得られる
。このような炭化珪素半導体装置は、特に高温動作用の
半導体装置として有用である。また1本発明の製造方法
は9通常のイオン注入技術を利用しているため9種々の
炭化珪素半導体装置(例えば、トランジスタや集積回路
など)を工業的規模で生産することが可能になる。
第1図(a)〜(e)は本発明の製造方法により得られ
る炭化珪素半導体装置の一例であるショットキー型電界
効果トランジスタの製造工程を説明するための断面図、
第2図は該電界効果トランジスタにおける電気絶縁層の
抵抗率の温度変化を示す図。
第3図は従来の製造方法で形成された電気絶縁層の抵抗
率の温度変化を示す図である。
1・・・Si単結晶基板、2・・・ノンドープSiC単
結晶層、3・・・Bイオン注入層、4・・・電気絶縁層
(高抵抗SiC単結晶層)、5・・・チャネル層、6・
・・フィールド絶縁膜、7・・・ソース電極、8・・・
ドレイン電極。
9・・・ゲート電極 (ショットキー電極)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電気絶縁層として高抵抗炭化珪素単結晶層を有する
    炭化珪素半導体装置の製造方法であって、半導体基板上
    に炭化珪素単結晶層を成長させる工程と、 該炭化珪素単結晶層に所定量のイオンを注入することに
    より、その表面領域にイオン注入層を形成する工程と、 該イオン注入層を熱アニール処理することにより、高抵
    抗炭化珪素単結晶層を形成する工程と、を包含する炭化
    珪素半導体装置の製造方法。
JP7566589A 1989-03-27 1989-03-27 炭化珪素半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JPH0770695B2 (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4919911A (en) * 1987-12-19 1990-04-24 Idemitsu Petrochemical Company Limited Method of recovering a lithium chloride
JPH05175239A (ja) * 1991-06-14 1993-07-13 Cree Res Inc 高電力、高周波金属−半導体電界効果トランジスタ
JPH06166594A (ja) * 1992-06-05 1994-06-14 De Beers Ind Diamond Div Ltd ダイヤモンドのドーピング
US5888297A (en) * 1995-01-09 1999-03-30 Nec Corporation Method of fabricating SOI substrate
US6133120A (en) * 1995-08-28 2000-10-17 Nippondenso Co., Ltd. Boron-doped p-type single crystal silicon carbide semiconductor and process for preparing same
KR20010061495A (ko) * 1999-12-28 2001-07-07 박종섭 반도체 소자의 층간 절연막용 붕소화 실리콘 탄화막 및이를 이용한 금속 배선 형성 방법
US8008667B2 (en) * 2007-07-11 2011-08-30 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device including a transparent semiconductor layer for viewing an underlying transistor in a semiconductor substrate

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4919911A (en) * 1987-12-19 1990-04-24 Idemitsu Petrochemical Company Limited Method of recovering a lithium chloride
JPH05175239A (ja) * 1991-06-14 1993-07-13 Cree Res Inc 高電力、高周波金属−半導体電界効果トランジスタ
JPH06166594A (ja) * 1992-06-05 1994-06-14 De Beers Ind Diamond Div Ltd ダイヤモンドのドーピング
US5888297A (en) * 1995-01-09 1999-03-30 Nec Corporation Method of fabricating SOI substrate
US6133120A (en) * 1995-08-28 2000-10-17 Nippondenso Co., Ltd. Boron-doped p-type single crystal silicon carbide semiconductor and process for preparing same
KR20010061495A (ko) * 1999-12-28 2001-07-07 박종섭 반도체 소자의 층간 절연막용 붕소화 실리콘 탄화막 및이를 이용한 금속 배선 형성 방법
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