JPH0728024B2 - 炭化けい素を用いた半導体素子 - Google Patents

炭化けい素を用いた半導体素子

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JPH0728024B2
JPH0728024B2 JP61052320A JP5232086A JPH0728024B2 JP H0728024 B2 JPH0728024 B2 JP H0728024B2 JP 61052320 A JP61052320 A JP 61052320A JP 5232086 A JP5232086 A JP 5232086A JP H0728024 B2 JPH0728024 B2 JP H0728024B2
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electrode
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貞史 吉田
栄一郎 作間
和弘 遠藤
三沢  俊司
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工業技術院長
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、炭化けい素を用いた耐熱性に優れた半導体
素子に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、シリコン基板上に化学気相成長法により良質の3C
形炭化けい素単結晶膜が得られるようになった。炭化け
い素を用いてダイオードやトランジスタを作製する場
合、良質のpn接合の作製が重要である。3C形炭化けい素
の場合、何もドープしないでキャリア濃度1016cm-3台の
n形結晶が得られる。p型結晶は成長中にアルミニウム
やボロンを導入して得られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、これらの不純物のアクセプタ準位が深いことと
n型を補償することから高濃度のドーピング必要である
ことおよび成長温度が高いことから、急峻なpn接合を作
ることが困難である。またショットキー電極をゲート電
極とするトランジスタ(MESFET)の場合、ショットキー
電極として金が優れているが、高温加熱に弱いという問
題点がある。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、耐熱性に優れたpn接合電極を有する炭化けい素を
用いた半導体素子を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかる炭化けい素を用いた半導体素子は、ダ
イオードのp型電極あるいは電界効果トランジスタのゲ
ート電極を、アルミニウム電極あるいはアルミニウムと
シリコンの合金電極としたものである。
〔作用〕
この発明は、アルミニウム電極あるいはアルミニウムと
シリコンの合金電極が耐熱性に優れたpn接合の電極とし
て作用する。
〔実施例〕
はじめにこの発明の原理について説明する。
アルミニウムは炭化けい素のp型不純物として、またア
ルミニウム−シリコン合金はp型炭化けい素オーミック
電極用金属として知られているが、何もドープしないで
成長させた(ノンドープ)n型炭化けい素にアルミニウ
ム電極あるいはアルミニウム−シリコン合金電極を形成
したところ、良好なpn接合が得られることを見出した。
第4図の破線は化学気相成長法でトリエチルアルミニウ
ム(TEA)を導入しながら成長させたアルミニウムをド
ープしたp型炭化けい素の上に何もドープしないでn型
層をひきつづいて成長させて得られたpn接合の電流−電
圧特性である。逆バイアス5Vで5μA程度のリーク電流
がある。また順バイアスでのn値は3.7程度である。
第5図はこのpn接合の容量C−電圧V特性から求めたC
-2とVの関係を示したものである。この図からわかるよ
うに両者の関係は直線となっておらず、接合がステップ
的になっていないことを示している。
これに対し、第4図の実線はノンドープn型炭化けい素
上に真空蒸着によりアルミニウム膜,シリコン膜を原子
比で89:11になるような膜厚で積層し、真空中930℃,3分
間焼鈍したものの電流−電圧特性である。逆バイアス5V
でリーク電流は0.1μA以下ときわめて小さい。
第6図はこのpn接合のC-2とVの関係を示したものであ
る。この場合には直線的であり、接合がステップ的にな
っていることがわかる。
また第7図,第8図はそれぞれアルミニウム膜およびア
ルミニウム膜,シリコン膜を原子比で50:50になるよう
な膜厚で積層し、アルゴンガス中900℃,3分間加熱焼鈍
したものの電流−電圧特性である。いずれも良好なpn接
合が形成されていることがわかる。
この発明は以上の知見に基づいてなされたものである。
以下シリコン基板上に化学気相成長法によりエピタキシ
ャル成長させた3C形炭化けい素を用いたダイオードおよ
び電界効果トランジスタの場合について述べる。
第1図(a)〜(d)はこの発明の一実施例を示す半導
体素子の製造方法の工程を示す図である。
まず、第1図(a)のようにp型シリコン基板1の上に
シランとプロパン反応ガスを用いる化学気相成長法によ
りノンドープのn型3C−炭化けい素単結晶膜2をエピタ
キシャル成長させる。次に、第1図(b)に示すように
アルミニウム膜3Aおよびシリコン膜3Bを真空蒸着により
積層する。各膜厚はアルミニウムとシリコンの原子比が
89:11となるように選ぶ。次に、第1図(c)のように
両膜3A,3Bの両側にニッケル膜電極4′,5′を真空蒸着
する。これを真空中930℃3分間加熱焼鈍して、第1図
(d)のようにそれぞれp型電極3,n型オーミック電極
4,5を得る。電極3-4あるいは3-5の組み合わせで、ダイ
オードが、また電極3Aをゲート電極、電極4をソース電
極、電極5をドレイン電極としての組み合わせで、接合
型電界効果型トランジスタとして作動する。
なお、n型オーミック電極4,5はCr膜,Au-Ta合金膜,タ
ングステン膜,焼鈍しないAl膜等でもよく、Ni膜に限定
するものではない。
第2図はこの発明の他の実施例を示すもので、メサ型構
造のダイオードである。これらの図で、1〜3は第1図
と同じものであり、n型3C−炭化けい素単結晶膜2がメ
サ型に形成されている。
第3図はこの発明のさらに他の実施例を示すメサ型構造
のダイオードで、この場合はn型シリコン基板10を用
い、n型オーミック電極4をn型シリコン基板10の裏面
にとっている。第1図,第2図のようなメサ型構造の場
合、表面リーク電流をさらに小さくすることができる。
なお、以上の実施例において、電界効果トランジスタの
ゲート電極およびダイオードのp型電極はアルミニウム
とシリコンの原子比が89:11の合金膜に限定するもので
はなく、アルミニウム単体膜、あるいはシリコン組成0
〜50%範囲のアルミニウムとシリコン合金膜であっても
よい。また加熱焼鈍は真空中930℃に限定されるもので
はなく、温度域800〜1000℃,不活性ガス中であっても
よい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、n型3C炭化けい素を用
いたダイオードあるいは電界効果トランジスタのp型電
極あるいはゲート電極をアルミニウムとシリコンの合金
電極としたので、耐熱性の高い半導体素子が得られ、高
温等の悪影響下で動作させる電子素子,光電素子に好適
のものであり、今後の広い利用が期待されるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)はこの発明の半導体素子の製造方
法の工程を示す断面略図、第2図,第3図はこの発明の
他の実施例をそれぞれ示す断面略図、第4図はこの発明
によるダイオードと従来のダイオードとの特性を示す
図、第5図,第6図はこの発明のダイオードと従来のダ
イオードのpn接合におけるC-2のバイアス電圧の依存性
をそれぞれ示す図、第7図,第8図はアルミニウム単体
膜およびシリコン組成50%のアルミニウム−シリコン合
金膜を電極とした場合のダイオードの特性を示す図であ
る。 図中、1はp型シリコン基板、2はn型3C−炭化けい素
単結晶膜、3はp型電極、3Aはアルミニウム膜、3Bはシ
リコン膜、4,5はn型オーミック電極である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/808 29/872 7376−4M H01L 29/80 C (72)発明者 三沢 俊司 茨城県新治郡桜村梅園1丁目1番4号 電 子技術総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−66866(JP,A) 特開 昭59−214224(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n型3C炭化けい素の面上に推積したアルミ
    ニウム膜、またはアルミニウムとシリコンの積層膜ある
    いは合金膜を800℃以上で加熱焼鈍して、前記n型3C炭
    化けい素中にpn接合層を形成することにより、前記アル
    ミニウム膜、またはアルミニウムとシリコンの積層膜あ
    るいは合金膜を、ダイオードのp型電極、もしくは接合
    型電界効果トランジスタのゲート電極としたことを特徴
    とする炭化けい素を用いた半導体素子。
JP61052320A 1986-03-10 1986-03-10 炭化けい素を用いた半導体素子 Expired - Lifetime JPH0728024B2 (ja)

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JPS62209855A JPS62209855A (ja) 1987-09-16
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