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Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor 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
- H01L29/1608—Silicon carbide
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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。
素子に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
-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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61052320A JPH0728024B2 (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 炭化けい素を用いた半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61052320A JPH0728024B2 (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 炭化けい素を用いた半導体素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62209855A JPS62209855A (ja) | 1987-09-16 |
JPH0728024B2 true JPH0728024B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=12911498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61052320A Expired - Lifetime JPH0728024B2 (ja) | 1986-03-10 | 1986-03-10 | 炭化けい素を用いた半導体素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0728024B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2707576B2 (ja) * | 1988-03-09 | 1998-01-28 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
US5216264A (en) * | 1989-06-07 | 1993-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide MOS type field-effect transistor with at least one of the source and drain regions is formed by the use of a schottky contact |
JP5433214B2 (ja) * | 2007-12-07 | 2014-03-05 | パナソニック株式会社 | モータ駆動回路 |
JP2010157547A (ja) | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Showa Denko Kk | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59214224A (ja) * | 1983-05-20 | 1984-12-04 | Sanyo Electric Co Ltd | SiCの電極形成方法 |
JPS6066866A (ja) * | 1983-09-24 | 1985-04-17 | Sharp Corp | 炭化珪素mos構造の製造方法 |
-
1986
- 1986-03-10 JP JP61052320A patent/JPH0728024B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62209855A (ja) | 1987-09-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |