JPH0458691B2 - - Google Patents
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- JPH0458691B2 JPH0458691B2 JP58249981A JP24998183A JPH0458691B2 JP H0458691 B2 JPH0458691 B2 JP H0458691B2 JP 58249981 A JP58249981 A JP 58249981A JP 24998183 A JP24998183 A JP 24998183A JP H0458691 B2 JPH0458691 B2 JP H0458691B2
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は炭化珪素を主として成るバイポーラト
ランジスタの製造方法に関するものである。
ランジスタの製造方法に関するものである。
＜従来技術＞
バイポーラトランジスタは従来、主として珪素
（Si）半導体を用いて製作され、広く実用に供せ
られている。炭素珪素半導体は珪素半導体に比べ
て禁制帯幅が広く（2.2〜3.3eV）また熱的、化学
的、機械的に極めて安定で、放射性損傷にも強い
という特徴を有している。従つて、炭化珪素を用
いたバイポーラトランジスタは、珪素半導体等を
用いて製作したトランジスタでは使用困難な高
温、大電力、放射線照射等の苛酷な条件下で使用
することができ、高い信頼性と安定性を示す素子
として広範な分野での応用が期待される。
（Si）半導体を用いて製作され、広く実用に供せ
られている。炭素珪素半導体は珪素半導体に比べ
て禁制帯幅が広く（2.2〜3.3eV）また熱的、化学
的、機械的に極めて安定で、放射性損傷にも強い
という特徴を有している。従つて、炭化珪素を用
いたバイポーラトランジスタは、珪素半導体等を
用いて製作したトランジスタでは使用困難な高
温、大電力、放射線照射等の苛酷な条件下で使用
することができ、高い信頼性と安定性を示す素子
として広範な分野での応用が期待される。
このように、炭化珪素バイポーラトランジスタ
は広範な応用分野が期待されながら未だ実用化が
阻まれている原因は、生産性を考慮した工業的規
模での量産に必要となる高品質大面積炭化珪素単
結晶の結晶成長技術の確立が遅れていることにあ
る。従来、研究室規模に於いて、昇華再結晶法
（レーリー法とも称される）等で成長させた炭化
珪素単結晶を用いてあるいはこの単結晶上に気相
成長や液相成長でエピタキシヤル成長させた炭化
珪素単結晶膜を用いてバイポーラトランジスタを
製作することが試みられている。これについては
W.v.Muench、P.Hoeck、and E.Pettenpaul、
“Silicon Carbide Fiend−Effect and Bipolar
Transistors”、Proceedings of International
Electron Devices Meeting、Washington D.C.、
1977、New York、IEEE、pp.337−339. に詳述されている。しかしながら、これらの単結
晶は小面積のものしか得られず、また、その寸
法、形状を制御することは非常に困難である。炭
化珪素結晶に存在する結晶多形の制御及び不純物
濃度の制御も容易でなく、これらの炭化珪素単結
晶を用いてバイポーラトランジスタを製造する方
法は工業的規模での実用的製造方法にはほど遠
い。
は広範な応用分野が期待されながら未だ実用化が
阻まれている原因は、生産性を考慮した工業的規
模での量産に必要となる高品質大面積炭化珪素単
結晶の結晶成長技術の確立が遅れていることにあ
る。従来、研究室規模に於いて、昇華再結晶法
（レーリー法とも称される）等で成長させた炭化
珪素単結晶を用いてあるいはこの単結晶上に気相
成長や液相成長でエピタキシヤル成長させた炭化
珪素単結晶膜を用いてバイポーラトランジスタを
製作することが試みられている。これについては
W.v.Muench、P.Hoeck、and E.Pettenpaul、
“Silicon Carbide Fiend−Effect and Bipolar
Transistors”、Proceedings of International
Electron Devices Meeting、Washington D.C.、
1977、New York、IEEE、pp.337−339. に詳述されている。しかしながら、これらの単結
晶は小面積のものしか得られず、また、その寸
法、形状を制御することは非常に困難である。炭
化珪素結晶に存在する結晶多形の制御及び不純物
濃度の制御も容易でなく、これらの炭化珪素単結
晶を用いてバイポーラトランジスタを製造する方
法は工業的規模での実用的製造方法にはほど遠
い。
＜発明の目的＞
最近、本発明者らは、珪素単結晶基板上に気相
成長法（CVD法）で良質の大面積炭化珪素単結
晶を成長させる方法を完成し、特願昭58−76842
号にて出願している。この方法は珪素基板に低温
CVD法で炭化珪素薄膜を形成した後昇温して
CVD法でこの上に炭化珪素単結晶膜を成長させ
る技術であり、安価で入手の容易な珪素単結晶基
板上に結晶多形、不純物濃度、寸法、形状を制御
して大面積かつ高品質の炭化珪素単結晶膜を作製
することができ、量産形態にも適している。
成長法（CVD法）で良質の大面積炭化珪素単結
晶を成長させる方法を完成し、特願昭58−76842
号にて出願している。この方法は珪素基板に低温
CVD法で炭化珪素薄膜を形成した後昇温して
CVD法でこの上に炭化珪素単結晶膜を成長させ
る技術であり、安価で入手の容易な珪素単結晶基
板上に結晶多形、不純物濃度、寸法、形状を制御
して大面積かつ高品質の炭化珪素単結晶膜を作製
することができ、量産形態にも適している。
本発明は、上述の問題点に鑑み、珪素単結晶基
板上に、上記CVD法による、低温で炭化珪素薄
膜を形成した後昇温してこの上に炭化珪素単結晶
膜を成長させる方法を利用して、炭化珪素単結晶
膜を成長させ、かかる炭化珪素単結晶膜中にエミ
ツタ、ベース及びコレクタ領域を形成することに
よりバイポーラトランジスタを作製することので
きる工業的規模での量産性に優れた炭化珪素バイ
ポーラトランジスタの製造方法を提供することを
目的とする。
板上に、上記CVD法による、低温で炭化珪素薄
膜を形成した後昇温してこの上に炭化珪素単結晶
膜を成長させる方法を利用して、炭化珪素単結晶
膜を成長させ、かかる炭化珪素単結晶膜中にエミ
ツタ、ベース及びコレクタ領域を形成することに
よりバイポーラトランジスタを作製することので
きる工業的規模での量産性に優れた炭化珪素バイ
ポーラトランジスタの製造方法を提供することを
目的とする。
＜実施例＞
第１図乃至第７図は本発明の１実施例を示す炭
化珪素バイポーラトランジスタの製造工程図であ
る。まず、珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶膜
を成長させる。本実施例においては前述した本発
明者らの創作による気相成長法（CVD法）によ
り行なつた。すなわち、反応炉内に珪素単結晶基
板１を載置した後モノシラーン（SiH4）及びプ
ロパン（C3H8）を原料ガス、水素（H2）をキヤ
リアガスとして流し、初め低温で炭化珪素薄膜を
形成し続いて昇温することにより、約１時間の成
長で、2μｍ程度の膜厚を有するｎ型の炭化珪素
単結晶膜２を珪素基板１の上に成長させる（第１
図）。次に厚さ１〜2μｍ程度のｐ型の炭化珪素単
結晶膜３を成長させる（第２図）。ｐ型炭化珪素
単結晶膜３のベース領域となる部分を通常のフオ
トリソグラフイ技法を用いたエツチングにより凹
状に加工しその厚さを0.5〜1.0μｍにする（第３
図）。この上に更に、2μｍ程度の膜厚のｎ型炭化
珪素単結晶膜４を成長させる（第４図）。次にフ
オトリソグラフイ技法を用いたエツチングにより
ｎ型炭化珪素単結晶膜４、ｐ型炭化珪素単結晶膜
３及びｎ型炭化珪素単結晶膜２の周辺部をメサエ
ツチする（第５図）。次に、同様のエツチングに
より、ｎ型炭化珪素単結晶膜４及びｐ型炭化珪素
単結晶膜３の端部を除去して第６図に示す如く段
差状の成長部を得る。エミツタ電極５及びコレク
タ電極７としてニツケル（Ni）をそれぞれｎ型
炭化珪素単結晶膜４の凹とｎ型炭化珪素単結晶膜
２の段差面に蒸着し、ベース電極６としてアルミ
ニウム−珪素（Al−Si）合金をｐ型炭化珪素単
結晶膜３の露呈面に蒸着する（第７図）。各電極
５，６，７にリード線を接続することによりｎ型
炭化珪素単結晶膜４をエミツタ、ｐ型炭化珪素単
結晶膜３をベース、ｎ型炭化珪素単結晶膜２をコ
レクタとするnpn型バイポーラトランジスタが製
作される。尚、ｐ型不純物としてはＢ、Al等が
用いられ、一方ｎ型不純物としてはＰ・Ｎ等が用
いられる。Ｂはジポロンガス、AlはAlCl3ガスや
有機Alガスとして供給され、ＰはPH3ガス、Ｎ
はN2ガスやNH3ガスとして反応炉内へ供給され、
炭化珪素単結晶膜中へドーパントとして添加され
る。
化珪素バイポーラトランジスタの製造工程図であ
る。まず、珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶膜
を成長させる。本実施例においては前述した本発
明者らの創作による気相成長法（CVD法）によ
り行なつた。すなわち、反応炉内に珪素単結晶基
板１を載置した後モノシラーン（SiH4）及びプ
ロパン（C3H8）を原料ガス、水素（H2）をキヤ
リアガスとして流し、初め低温で炭化珪素薄膜を
形成し続いて昇温することにより、約１時間の成
長で、2μｍ程度の膜厚を有するｎ型の炭化珪素
単結晶膜２を珪素基板１の上に成長させる（第１
図）。次に厚さ１〜2μｍ程度のｐ型の炭化珪素単
結晶膜３を成長させる（第２図）。ｐ型炭化珪素
単結晶膜３のベース領域となる部分を通常のフオ
トリソグラフイ技法を用いたエツチングにより凹
状に加工しその厚さを0.5〜1.0μｍにする（第３
図）。この上に更に、2μｍ程度の膜厚のｎ型炭化
珪素単結晶膜４を成長させる（第４図）。次にフ
オトリソグラフイ技法を用いたエツチングにより
ｎ型炭化珪素単結晶膜４、ｐ型炭化珪素単結晶膜
３及びｎ型炭化珪素単結晶膜２の周辺部をメサエ
ツチする（第５図）。次に、同様のエツチングに
より、ｎ型炭化珪素単結晶膜４及びｐ型炭化珪素
単結晶膜３の端部を除去して第６図に示す如く段
差状の成長部を得る。エミツタ電極５及びコレク
タ電極７としてニツケル（Ni）をそれぞれｎ型
炭化珪素単結晶膜４の凹とｎ型炭化珪素単結晶膜
２の段差面に蒸着し、ベース電極６としてアルミ
ニウム−珪素（Al−Si）合金をｐ型炭化珪素単
結晶膜３の露呈面に蒸着する（第７図）。各電極
５，６，７にリード線を接続することによりｎ型
炭化珪素単結晶膜４をエミツタ、ｐ型炭化珪素単
結晶膜３をベース、ｎ型炭化珪素単結晶膜２をコ
レクタとするnpn型バイポーラトランジスタが製
作される。尚、ｐ型不純物としてはＢ、Al等が
用いられ、一方ｎ型不純物としてはＰ・Ｎ等が用
いられる。Ｂはジポロンガス、AlはAlCl3ガスや
有機Alガスとして供給され、ＰはPH3ガス、Ｎ
はN2ガスやNH3ガスとして反応炉内へ供給され、
炭化珪素単結晶膜中へドーパントとして添加され
る。
実施例は炭化珪素バイポーラトランジスタの基
本構造の製作例であるが、珪素半導体のバイポー
ラトランジスタに広く実施されている改良型や発
展型の構造あるいはこれらを集積化したIC、
LSI、VLSIに用いられるバイポーラトランジス
タの構造も本発明の炭化珪素バイポーラトランジ
スタの製造方法により作製することができる。
本構造の製作例であるが、珪素半導体のバイポー
ラトランジスタに広く実施されている改良型や発
展型の構造あるいはこれらを集積化したIC、
LSI、VLSIに用いられるバイポーラトランジス
タの構造も本発明の炭化珪素バイポーラトランジ
スタの製造方法により作製することができる。
＜発明の効果＞
本発明によれば、珪素単結晶基板上に高品質で
大面積の炭化珪素単結晶膜を形成することが可能
となり、また珪素単結晶基板上に成長された炭化
珪素単結晶膜を利用することにより、生産性を考
慮した工業的規模での量産に適した炭化珪素バイ
ポーラトランジスタの製造が可能となり、珪素な
どの他の半導体にはない優れた特徴をもつ炭化珪
素半導体の特徴をいかして広範な分野での応用が
期待される。またこれによつて半導体素子の新た
な活用領域が開拓される。
大面積の炭化珪素単結晶膜を形成することが可能
となり、また珪素単結晶基板上に成長された炭化
珪素単結晶膜を利用することにより、生産性を考
慮した工業的規模での量産に適した炭化珪素バイ
ポーラトランジスタの製造が可能となり、珪素な
どの他の半導体にはない優れた特徴をもつ炭化珪
素半導体の特徴をいかして広範な分野での応用が
期待される。またこれによつて半導体素子の新た
な活用領域が開拓される。
第１図乃至第７図は本発明の１実施例の説明に
供する炭化珪素バイポーラトランジスタの製造工
程図である。 １……珪素単結晶基板、２……ｎ型炭化珪素単
結晶膜、３……ｐ型炭化珪素単結晶膜、４……ｎ
型炭化珪素単結晶膜、５……エミツタ電極、６…
…ベース電極、７……コレクタ電極。
供する炭化珪素バイポーラトランジスタの製造工
程図である。 １……珪素単結晶基板、２……ｎ型炭化珪素単
結晶膜、３……ｐ型炭化珪素単結晶膜、４……ｎ
型炭化珪素単結晶膜、５……エミツタ電極、６…
…ベース電極、７……コレクタ電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 珪素基板上に低温気相成長法で炭化珪素薄膜
を形成する工程と、 該炭化珪素薄膜上に上記気相成長法より高温の
気相成長法で、第１の導電型の第１の炭化珪素単
結晶膜と、第２の導電型の第２の炭化珪素単結晶
膜と、第１の導電型の第３の炭化珪素単結晶膜と
をこの順に形成する工程と、 上記第１、第２、第３の炭化珪素結晶膜の周辺
をエツチング除去する工程と、 エツチング処理により上記第１、第２、第３の
炭化珪素単結晶膜の一部を表面に露呈せしめてエ
ミツタ、ベース及びコレクタの各電極を上記各膜
に形成する工程と を有していることを特徴とする炭化珪素バイポー
ラトランジスタの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24998183A JPS60140756A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 炭化珪素バイポ−ラトランジスタの製造方法 |
| US06/683,801 US4762806A (en) | 1983-12-23 | 1984-12-19 | Process for producing a SiC semiconductor device |
| DE19843446961 DE3446961A1 (de) | 1983-12-23 | 1984-12-21 | Verfahren zur herstellung einer sic-halbleitervorrichtung |
| US07/172,501 US4966860A (en) | 1983-12-23 | 1988-03-24 | Process for producing a SiC semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24998183A JPS60140756A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 炭化珪素バイポ−ラトランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60140756A JPS60140756A (ja) | 1985-07-25 |
| JPH0458691B2 true JPH0458691B2 (ja) | 1992-09-18 |
Family
ID=17201055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24998183A Granted JPS60140756A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-27 | 炭化珪素バイポ−ラトランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60140756A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4777699B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2011-09-21 | 本田技研工業株式会社 | バイポーラ型半導体装置およびその製造方法 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS533164A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-12 | Ibm | Method of making single crystal silicon carbide |
| JPS55104999A (en) * | 1979-01-29 | 1980-08-11 | Sharp Corp | Production of silicon carbide crystal layer |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP24998183A patent/JPS60140756A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS533164A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-12 | Ibm | Method of making single crystal silicon carbide |
| JPS55104999A (en) * | 1979-01-29 | 1980-08-11 | Sharp Corp | Production of silicon carbide crystal layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60140756A (ja) | 1985-07-25 |
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