JPH0666335B2 - 炭化珪素ショットキ接合型電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は炭化珪素を主としてなる電界効果トランジスタ
の製造方法に関するものである。

《従来技術および発明が解決しようとする課題》 一般に、電界効果トランジスタは接合型と絶縁ゲート型
に大別され、接合型は更にｐｎ接合型とショットキ接合
型に区分される。従来、これらは珪素(Si)を初めとして
砒化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、リン化イ
ンジウム(InP)等の半導体材料により製作され、特にＳ
ｉやＧａＡｓの電界効果トランジスタは広く実用化され
ている。

一方、炭化珪素半導体はこれらの半導体材料に比べて禁
制帯幅が広く(2.2〜3.3eV)、また、熱的、化学的及び機
械的に極めて安定で、放射線損傷にも強いという特徴を
有している。従って、炭化珪素を用いた電界効果トラン
ジスタは、他の半導体材料を用い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ている。

このように炭化珪素電界効果トランジスタが広範な応用
分野を期待されながら、未だ実用化を阻まれている原因
は、生産性を考慮した工業的規模での量産に必要となる
高品質でかつ大面積の炭化珪素単結晶を得るための結晶
成長技術の確立が遅れていることにある。従来、研究室
規模で、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ャル成長させた炭
化珪素単結晶膜を用いて数例ではあるが、電界効果トラ
ンジスタを製作する試みが文献(1)R.B.Campbell and H.
C.Chang、“Silicon Carbide Junction Devices”、in
“Semiconductor and Semimetals”、eds.R.K.Willards
on and A.C.Beer(Academic Press、New York、1971)Vol.
7、PartB、Chap.9、pp625-683及び文献(II)W.V.Muench、P.H
oeck and E. Pettenpaul、“Silicon Carbide Field-Ef
fect and Bipolar Transistors”、Proceedings of Int
ernational Electron Devices Meeting、Washington D.
C.、1977、New York、IEEE,pp337-339.にて報告されてい
る。

しかしながら、これらの単結晶は正面積のものしか得ら
れず、またその寸法や形状を制御することは困難であ
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はなく、これらの炭化珪素単結晶を
用いて電界効果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程遠い。

最近、本発明者は、珪素単結晶基板上に気相成長法（Ｃ
ＶＤ法）で良質の大面積炭化珪素単結晶を成長させる方
法を確立し、特願昭５８−７６８４２号にて出願してい
る。この方法は珪素単結晶基板上に低温ＣＶＤ法で炭化
珪素薄膜を形成した後昇温してＣＶＤ法で炭化珪素薄膜
上に炭化珪素単結晶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を用いて結晶多形、不純物濃
度、寸法及び形状等を制御することにより大面積で高品
質の炭化珪素単結晶膜を供給することができるとともに
量産形態にも適し、高い生産性を期待することができる
製造方法である。

《課題を解決するための手段》 本発明は、珪素基板上に第１導電型炭化珪素単結晶膜を
成長させた後、該第１導電型炭化珪素単結晶膜上に第２
導電型炭化珪素単結晶膜を成長させる工程と、該第２導
電型炭化珪素単結晶膜上にショットキ電極を設けて、該
ショットキ電極をゲート電極とし、また、前記第２導電
型炭化珪素単結晶膜をチャネル領域として、該チャネル
領域に近接してソース電極、及びドレイン電極を設ける
工程と、からなる炭化珪素ショットキ接合型電界効果ト
ランジスタの製造方法を提供するものである。

この時、珪素基板上への第１導電型炭化珪素単結晶膜の
成長は上述の特願昭５８−７６８４２号に記載の方法、
即ち、珪素基板を気相成長用の支持基板とし、該珪素基
板面に低温の気相成長法で炭化珪素の多結晶又は非晶質
からなる薄い膜を一様に形成して前記珪素基板面を被覆
した後、再度前記珪素基板を支持基板とし、前記気相成
長法より高温でかつ前記珪素基板の融点以下の温度の気
相成長法で前記薄い膜上に炭化珪素の単結晶層を連続的
に成長形成する炭化珪素単結晶基板の成長方法を用いる
ものである。

《作用》 上術の如く、２段階ＣＶＤ法で成長させた炭化珪素単結
晶膜上に、更に所望導電型の炭化珪素単結晶膜を成長さ
せて、ショットキ接合型電界効果トランジスタを製造す
ることにより、生産性を考慮した工業的規模での量産に
適した炭化珪素電界効果トランジスタの製造が可能とな
る。

《実施例》 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明するが、
本発明がこの実施例に限定されるものではない。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。まず、原料ガスとしてモノシラン及びプロパンを用
い、キャリアガスとして水素を流し、ｐ型珪素単結晶基
板１の温度を１０５０℃に昇温して、この珪素基板１上
にごく薄い炭化珪素多結晶層を形成する。続いて前記珪
素基板１の温度を１３５０℃に昇温して、該炭化珪素多
結晶層上に数μｍ程度の膜厚のｐ型炭化珪素単結晶膜
２、及び０．５〜１μｍ程度の膜厚のｎ型炭化珪素単結
晶膜３を順次積層して成長させる（第１図）。この時、
ｐ型不純物としてＢやＡ１が用いられ、ｎ型不純物とし
てはＰやＮが用いられる。これらは気相成長時にキャリ
アガスとして反応炉内へ混入され炭化珪素単結晶中へド
ープされる。

次に、ｎ型炭化珪素単結晶膜３の活性領域となる部分を
残して通常のホトリソグラフィ技法を用いたエッチング
によりメサエッチングを行い、第２図に示す如くｎ型炭
化珪素単結晶膜３及びｐ型炭化珪素単結晶膜２の周辺部
分を取り除く。

ソース電極５及びドレイン電極６となるオーム性電極材
料としてニッケルを適当なマスクを用いてｎ型炭化珪素
単結晶膜３上の両端位置に蒸着する。また、ショットキ
ゲート電極７として金をソース・ドレイン両電極５，６
間に蒸着する。各電極５，６，７にリード線を接続する
ことにより、第３図に示すようなショットキ接合型電界
効果トランジスタが作製される。

上記実施例において、電極材料としてニッケル及び金を
用いたが、他の種類の材料を用いることも可能である。

《発明の効果》 本発明によれば、珪素単結晶基板上に成長させた炭化珪
素単結晶膜を用いて、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電界効果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無い優れた特徴を
もつ炭化珪素半導体の特性を活かして、広範な分野で応
用することが期待され、半導体素子の新たな活用領域を
開拓していくと目される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例の説明に供する製
造工程図である。 １……珪素単結晶基板、 ２……ｐ型炭化珪素単結晶膜、 ３……ｎ型炭化珪素単結晶膜、 ５……ソース電極、 ６……ドレイン電極、 ７……ゲート電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】珪素基板上に第１導電型炭化珪素単結晶膜
   を成長させた後、該第１導電型炭化珪素単結晶膜上に第
   ２導電型炭化珪素単結晶膜を成長させる工程と、 該第２導電型炭化珪素単結晶膜上にショットキ電極を設
   けて、該ショットキ電極をゲート電極とし、また、前記
   第２導電型炭化珪素単結晶膜をチャネル領域として、該
   チャネル領域に近接してソース電極、及びドレイン電極
   を設ける工程と、からなることを特徴とする炭化珪素シ
   ョットキ接合型電界効果トランジスタの製造方法。