JPH0878431A - Silicon carbide vertical type bipolar transistor and its manufacture - Google Patents
Silicon carbide vertical type bipolar transistor and its manufactureInfo
- Publication number
- JPH0878431A JPH0878431A JP21032394A JP21032394A JPH0878431A JP H0878431 A JPH0878431 A JP H0878431A JP 21032394 A JP21032394 A JP 21032394A JP 21032394 A JP21032394 A JP 21032394A JP H0878431 A JPH0878431 A JP H0878431A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- emitter
- base
- bipolar transistor
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 80
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高耐圧、大電流を制御す
るバイポーラトランジスタの構造およびその製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a bipolar transistor for controlling a high breakdown voltage and a large current and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】交互に導伝型の異なる三層の半導体層か
らなるバイポーラトランジスタはシリコン半導体の主流
をなしている。高耐圧、大電流用のたて型バイポーラト
ランジスタの断面図を図6に示す。高比抵抗のnドリフ
ト層1の一方の主表面から、アクセプタ形成型不純物の
拡散によりpベース層2が形成され、その表面層の一部
に、ドナー形成型不純物の選択的な拡散によりnエミッ
タ領域3が形成されてい。nドリフト層1の他方の主表
面には、やはりドナー形成型不純物の拡散によりnコレ
クタ層4が形成され、nエミッタ領域3、pベース層
2、nコレクタ層4の表面には、それぞれエミッタ電極
5、ベース電極6、コレクタ電極7が設けられている。
このnpnバイポーラトランジスタの動作は、ベース電
極6からエミッタ電極5へ、少いベース電流を流すこと
により、コレクタ電極7からエミッタ電極5へ大きなコ
レクタ電流を流すことができるというもので、特に高比
抵抗のnドリフト層1に多量のキャリアが注入され、伝
導度変調が起きて、オン電圧が小さくなる特長がある。
このように、高耐圧で大電流を処理するために、素子の
裏面のコレクタ電極7から表面のエミッタ電極5へと電
流を流す構造になっていて、少ないベース電流によって
大きなコレクタ電流を制御できる。2. Description of the Related Art Bipolar transistors, which are composed of three semiconductor layers having different conductivity types alternately, are the mainstream of silicon semiconductors. FIG. 6 shows a sectional view of a vertical bipolar transistor for high breakdown voltage and large current. The p base layer 2 is formed by diffusing the acceptor-forming impurities from one main surface of the n-drift layer 1 having a high specific resistance, and the n-emitter is formed in a part of the surface layer by selectively diffusing the donor-forming impurities. Region 3 is formed. An n collector layer 4 is formed on the other main surface of the n drift layer 1 by diffusing donor-forming impurities, and emitter electrodes are formed on the surfaces of the n emitter region 3, the p base layer 2, and the n collector layer 4, respectively. 5, a base electrode 6 and a collector electrode 7 are provided.
The operation of this npn bipolar transistor is that a large collector current can flow from the collector electrode 7 to the emitter electrode 5 by flowing a small base current from the base electrode 6 to the emitter electrode 5. A large amount of carriers are injected into the n drift layer 1 to cause conductivity modulation, and the on-voltage is reduced.
Thus, in order to process a large current with a high breakdown voltage, the structure is such that a current flows from the collector electrode 7 on the back surface of the device to the emitter electrode 5 on the front surface, and a large collector current can be controlled with a small base current.
【0003】従来、シリコン半導体の分野では、このベ
ースおよびエミッタ領域は、それぞれp型層、n型領域
を形成する不純物を熱拡散して形成している。最近、シ
リコン以外の半導体材料として炭化けい素(以下SiC
と略す)が注目を集めている。SiCは、最大電界強度
が、シリコンと比較して一桁以上大きく、バンドギャッ
プが大きいため、高耐圧素子や、高温用半導体素子に最
適と考えられている。しかしながら、SiCはシリコン
と異なり不純物の拡散によってp型やn型の拡散深さの
深い領域を形成することが困難であるため、pn接合の
主たる形成方法は、エピタキシャル成長法かイオン注入
法によっている。エピタキシャル成長法によりpn接合
を形成したSiCバイポーラトランジスタの例の断面図
を、図7に示す(フォンミュンヒ他:ソリッドステート
エレクトロニクス誌21巻479ページ1978年)。
nコレクタ層14、nドリフト層11、pベース層1
2、nエミッタ層13を順にエピタキシャル成長により
積層したSiC基板の、最上層のnエミッタ層13を部
分的に除去してその下層のpベース層12を露出させ、
エミッタ電極15、ベース電極16、コレクタ電極17
が設けられている。なお、18はシリコン酸化膜であ
り、表面や接合表面の保護、安定化の作用をする。Si
Cはシリコンと同様に熱酸化によりシリコン酸化膜を成
長させることができる。Conventionally, in the field of silicon semiconductors, the base and emitter regions are formed by thermally diffusing the impurities forming the p-type layer and the n-type region, respectively. Recently, as a semiconductor material other than silicon, silicon carbide (hereinafter referred to as SiC
Abbreviated) is attracting attention. Since the maximum electric field strength of SiC is larger than that of silicon by one digit or more and the band gap thereof is large, SiC is considered to be optimal for a high breakdown voltage element or a high temperature semiconductor element. However, unlike silicon, it is difficult to form a region having a deep p-type or n-type diffusion depth by diffusion of impurities in SiC. Therefore, the main method of forming a pn junction is an epitaxial growth method or an ion implantation method. A cross-sectional view of an example of a SiC bipolar transistor in which a pn junction is formed by an epitaxial growth method is shown in FIG. 7 (Von Munch et al., Solid State Electronics, Vol. 21, pp. 479, 1978).
n collector layer 14, n drift layer 11, p base layer 1
2. The uppermost n emitter layer 13 of the SiC substrate in which the n emitter layer 13 is sequentially laminated by epitaxial growth is partially removed to expose the p base layer 12 thereunder,
Emitter electrode 15, base electrode 16, collector electrode 17
Is provided. A silicon oxide film 18 protects and stabilizes the surface and the bonding surface. Si
Similar to silicon, C can grow a silicon oxide film by thermal oxidation.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ベースから供給される
電流は、エミッタへと流れることによって、コレクタ電
流を制御するが、ベース電極から遠いエミッタ部分には
殆どベース電流が流れないので、その分は無効な面積と
なり、制御可能な電流を減らしてしまう。また、スイッ
チング時に、コレクタ電流をベース電極から引き抜く
際、ベースから遠いエミッタ部分では、キャリアが残留
した状態で電圧が再印加され、ターンオフ失敗して素子
が破壊することがある。従って、微細化は、素子特性を
向上させる上で特に重要である。従来のバイポーラトラ
ンジスタでは、ベース・エミッタ間の電極の分離のた
め、両電極の間には一定の距離が必要であり、その距離
は少なくとも10μm程度となっていた。このように、
従来のバイポーラトランジスタの特性を制限しているの
は、微細化の困難な構造になつていることによる。The current supplied from the base controls the collector current by flowing to the emitter, but almost no base current flows in the emitter portion far from the base electrode, so that portion is reduced. This results in an invalid area and reduces the controllable current. Further, when the collector current is drawn from the base electrode during switching, the voltage may be reapplied with carriers remaining in the emitter portion far from the base, and turn-off may fail and the device may be destroyed. Therefore, miniaturization is particularly important for improving device characteristics. In the conventional bipolar transistor, a fixed distance is required between both electrodes because the electrodes are separated between the base and the emitter, and the distance is at least about 10 μm. in this way,
The characteristics of conventional bipolar transistors are limited because of their difficult structure to miniaturize.
【0005】また、図7のSiCトランジスタを引用し
た論文には、そのトランジスタの製造方法が、詳しく記
述されているが、その工程は次のように、特に多くのフ
ォトエッチング工程を含む長い工程となっている。p
ベース層12のエピタキシャル成長、活性ベース領域
の選択的なエッチング、nエミッタ層11のエピタキ
シャル成長、nコレクタ領域とpベース領域の選択的
なエッチング、nエミッタ領域の選択的なエッチン
グ、熱酸化膜の形成、Ni膜の烝着、パターニン
グ、シンター、(エミッタ電極)Al/Si膜の烝
着、パターニング、シンター、(ゲート電極)Ni膜
の烝着、シンター、(コレクタ電極)。Further, the article citing the SiC transistor of FIG. 7 describes the manufacturing method of the transistor in detail. The process is as follows, in particular, a long process including many photoetching processes. Has become. p
Base layer 12 epitaxial growth, active base region selective etching, n emitter layer 11 epitaxial growth, n collector region and p base region selective etching, n emitter region selective etching, thermal oxide film formation, Ni film adhesion, patterning, sintering, (emitter electrode) Al / Si film adhesion, patterning, sintering, (gate electrode) Ni film adhesion, sintering, (collector electrode).
【0006】以上の問題に鑑み、本発明の目的は、微細
化に適した、しかも簡単な工程で製造できるSiCバイ
ポーラトランジスタおよびその製造方法を提供すること
にある。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a SiC bipolar transistor suitable for miniaturization and which can be manufactured by a simple process, and a manufacturing method thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題解決のため、
本発明のSiCバイポーラトランジスタは、第一導電型
コレクタ層上の第二導電型ベース層と、そのベース層上
の第一導電型エミッタ層と、そのベース層に接して設け
られたベース電極と、エミッタ層に接して設けられたエ
ミッタ電極と、コレクタ層の裏面に設けられたコレクタ
電極とを有するものにおいて、ベース電極が前記エミッ
タ層の表面からトレンチ状に掘り下げられたベース層表
面上に形成されているものとする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems,
The SiC bipolar transistor of the present invention comprises a second conductivity type base layer on the first conductivity type collector layer, a first conductivity type emitter layer on the base layer, and a base electrode provided in contact with the base layer. In one having an emitter electrode provided in contact with the emitter layer and a collector electrode provided on the back surface of the collector layer, a base electrode is formed on the surface of the base layer dug in a trench shape from the surface of the emitter layer. It is assumed that
【0008】そして、前記トレンチの底部に設けられた
ベース電極の上に絶縁膜が形成されているものとする。
また、二つのエミッタ層に挟まれたベース電極の上に絶
縁膜を介してエミッタ電極が延長されているものとす
る。また、第一伝導型コレクタ層と第二伝導型ベース層
との間に第一伝導型ドリフト層を有していてもよい。An insulating film is formed on the base electrode provided at the bottom of the trench.
Further, it is assumed that the emitter electrode is extended on the base electrode sandwiched between the two emitter layers with an insulating film interposed therebetween. In addition, a first conductivity type drift layer may be provided between the first conductivity type collector layer and the second conductivity type base layer.
【0009】上記の炭化けい素たて型バイポーラトラン
ジスタの製造方法としては、第一導電型コレクタ層、第
二導電型ベース層、第一導電型エミッタ層が順に積層さ
れた炭化けい素基板の第一導電型エミッタ層の表面上に
フォトレジストを塗布しパターン形成して、第一導電型
エミッタ層を貫通し、第二導電型ベース層に達するトレ
ンチを形成した後、金属膜を堆積してトレンチ底部にベ
ース電極を形成し、其以外の部分の金属膜はリフトオフ
除去するものとする。As a method of manufacturing the above-mentioned vertical silicon carbide bipolar transistor, a first conductive type collector layer, a second conductive type base layer, and a first conductive type emitter layer are laminated in this order on a silicon carbide substrate. A photoresist is applied on the surface of the one conductivity type emitter layer to form a pattern, a trench penetrating the first conductivity type emitter layer and reaching the second conductivity type base layer is formed, and then a metal film is deposited to form a trench. The base electrode is formed on the bottom, and the metal film other than the base electrode is lifted off.
【0010】[0010]
【作用】上記の手段を講じ、ベース電極が前記エミッタ
層の表面からトレンチ状に掘り下げられたベース層表面
上に形成されているものとすることによって、エミッタ
電極とベース電極間の分離距離をたて方向にとれるた
め、横方向の分離距離は小さくできる。The base electrode is formed on the surface of the base layer, which is dug in a trench shape from the surface of the emitter layer, by taking the above-mentioned means, thereby increasing the separation distance between the emitter electrode and the base electrode. Therefore, the lateral separation distance can be reduced.
【0011】また、トレンチ底部のベース電極の上に絶
縁膜を形成すれば、両電極間の絶縁性が高められる。更
に二つのエミッタ層に挟まれたベース電極上に絶縁膜を
介してエミッタ電極を形成すれば、エミッタ層の幅を狭
くできる。上記の炭化けい素たて型バイポーラトランジ
スタの製造方法としては、第二導電型ベース層に達する
トレンチを形成した後、金属膜を堆積してトレンチ底部
にベース電極を形成し、其以外の部分の金属膜はリフト
オフ除去することにより、フォトエッチング工程は一度
で済む。If an insulating film is formed on the base electrode at the bottom of the trench, the insulation between both electrodes can be improved. Further, the width of the emitter layer can be narrowed by forming the emitter electrode on the base electrode sandwiched between the two emitter layers via the insulating film. As a method for manufacturing the above-mentioned silicon carbide vertical bipolar transistor, after forming a trench reaching the second conductivity type base layer, a metal film is deposited to form a base electrode at the bottom of the trench, and the other part is formed. By removing the metal film by lift-off, the photoetching process can be performed only once.
【0012】[0012]
【実施例】以下に、図を参照しながら、本発明の実施例
を説明する。図1に本発明の実施例のSiCバイポーラ
トランジスタの断面図を示す。エピタキシャル成長法に
より、下からnコレクタ層24、nドリフト層21、p
ベース層22、nエミッタ層23を積層したSiC基板
の、最上層のnエミッタ層23の表面から、nエミッタ
層23を貫通しpベース層22に達するトレンチ29が
設けられている。そのトレンチ29の底面にはベース電
極26が設けられ、その上には絶縁膜30が充填されて
いる。エミッタ層23および絶縁膜30の上には連続し
たエミッタ電極25が、コレクタ層24の裏面には、コ
レクタ電極27が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sectional view of an SiC bipolar transistor of an embodiment of the present invention. From the bottom, the n collector layer 24, the n drift layer 21, p
A trench 29 penetrating the n emitter layer 23 and reaching the p base layer 22 is provided from the surface of the uppermost n emitter layer 23 of the SiC substrate in which the base layer 22 and the n emitter layer 23 are stacked. A base electrode 26 is provided on the bottom surface of the trench 29, and an insulating film 30 is filled thereover. A continuous emitter electrode 25 is provided on the emitter layer 23 and the insulating film 30, and a collector electrode 27 is provided on the back surface of the collector layer 24.
【0013】図から分かるように、エミッタ電極25と
ベース電極26とはたて方向に分離されているため、従
来のように両電極を横方向に分離するときより間隔を狭
くでき、面積効率を従来より、大幅に改善できる。従来
エミッタ電極25は、個々のエミッタ層23の上でE端
子との接続を取るか、或いは、E端子と接続する部分を
活性部分と別に設けていたが、本発明では、図1に示す
ようにエミッタ電極25は、nエミッタ層23と絶縁膜
30の上に延長して形成できるので、nエミッタ層23
の幅が狭くできるし、エミッタ電極部の形成が容易にな
る。As can be seen from the figure, since the emitter electrode 25 and the base electrode 26 are separated in the vertical direction, the interval can be made narrower than in the case of separating both electrodes in the horizontal direction as in the conventional case, and the area efficiency can be improved. It can be greatly improved compared to the past. Conventionally, the emitter electrode 25 is connected to the E terminal on each emitter layer 23, or a portion connected to the E terminal is provided separately from the active portion. In the present invention, as shown in FIG. Since the emitter electrode 25 can be formed to extend on the n emitter layer 23 and the insulating film 30, the n emitter layer 23
Can be narrowed and the emitter electrode portion can be easily formed.
【0014】図2に図1の実施例のトランジスタのエミ
ッタ電極25と絶縁膜30とを除いた状態の斜視図を示
す。ベース電極26から外部へリード等を取り出すため
の広いベース電極部分26aを設ければ、島状に形成し
たnエミッタ層23の間のベース電極部分26bは狭く
てもよい。ベース電極26のパターンは、幾つか可能で
ある。図3(a)および(b)にベース電極26のパタ
ーンの例を示す。もっとも単純なものは、図3(a)に
示したようなストライプ構造であるが、図3(b)のよ
うに格子状にしてもよい。FIG. 2 is a perspective view of the transistor of the embodiment shown in FIG. 1 with the emitter electrode 25 and the insulating film 30 removed. By providing a wide base electrode portion 26a for taking out leads and the like from the base electrode 26 to the outside, the base electrode portion 26b between the island-shaped n emitter layers 23 may be narrow. There are several possible patterns for the base electrode 26. 3A and 3B show examples of patterns of the base electrode 26. The simplest one is a stripe structure as shown in FIG. 3 (a), but it may be a lattice structure as shown in FIG. 3 (b).
【0015】このようなトレンチ構造をとることによ
り、エミッタ層23の微細化が可能になり、図1の構造
のエミッタ層23の幅を数μmまで縮められる。従来の
バイポーラトランジスタでは、この距離は、数十μmに
達したが、それと比較すると、約一桁の微細化が可能で
ある。このため、無効面積を減らして電流分布を均一化
し、電流密度を向上させることができ、可制御電流を増
大させることができる。また、エミッタ層23の微細化
は、スイッチング時のターンオフ失敗の防止にも役立
つ。By adopting such a trench structure, the emitter layer 23 can be miniaturized, and the width of the emitter layer 23 of the structure of FIG. 1 can be reduced to several μm. In the conventional bipolar transistor, this distance reaches several tens of μm, but as compared with this distance, miniaturization of about one digit is possible. Therefore, it is possible to reduce the invalid area, make the current distribution uniform, improve the current density, and increase the controllable current. The miniaturization of the emitter layer 23 also helps prevent turn-off failures during switching.
【0016】図1の実施例では、nコレクタ層24とp
ベース層22の間に、高比抵抗のnドリフト層21が挟
まれた高耐圧用のバイポーラトランジスタの例を示した
が、nドリフト層21が無い場合もある。また、トレン
チ29の側壁部に酸化膜を形成して、nエミッタ層23
とpベース層22間の接合の露出部を安定化することも
できる。In the embodiment of FIG. 1, n collector layer 24 and p
An example of a high breakdown voltage bipolar transistor in which the n-drift layer 21 having a high specific resistance is sandwiched between the base layers 22 is shown, but the n-drift layer 21 may not be provided. In addition, an oxide film is formed on the side wall of the trench 29 so that the n emitter layer 23
It is also possible to stabilize the exposed portion of the junction between the p base layer 22 and the p base layer 22.
【0017】図4(a)ないし(c)および図5(a)
ないし(c)に、図1のSiCバイポーラトランジスタ
の製造工程を説明するための各工程における断面図を示
す。nコレクタ層24とnドリフト層21からなるサブ
ストレートの上に、pベース層22とnエミッタ層23
をエピタキシャル成長法によって形成する〔図4
(a)〕。次に、フォトレジストを塗布し第一のフォト
マスクにより形成した第一パターン31を用いてトレン
チエッチングを行う〔同図(b)〕。この際、トレンチ
の幅は、0.5ないし5μmとする。これは、以下の工
程で絶縁物をトレンチ内に埋め込むためである。次に、
Al/Siのスパッタ烝着により、トレンチ29の底部
にベース電極26を形成する〔同図(c)〕。この時、
エミッタ層23の上のレジスト上およびトレンチの側壁
にも僅かに金属膜が付着するが、全体を僅かにウェット
エッチングすることにより、トレンチ側壁部の金属膜は
除去できる。続いて、減圧CVDによりシリコン酸化膜
の絶縁膜30を成膜しトレンチ29に埋め込む〔図5
(a)〕。更に、エミッタ層23の上の金属膜32をリ
フトオフにより除去してエミッタ表面を露出させるとと
もに、表面を平坦にドライエッチングする〔図5
(b)〕。最後に、Ni膜をスパッタ蒸着して、エミッ
タ電極25を上部に形成し、コレクタ層24の裏面にも
Ni膜からなるコレクタ電極27を形成して完成する
〔同図(c)〕。 上記のように、トレンチ形成用のフ
ォトレジストパターンを形成して、第二導電型ベース層
に達するトレンチを形成した後、金属膜を堆積してトレ
ンチ底部にベース電極を形成し、それ以外の部分の金属
膜はリフトオフ除去することにより、フォトエッチング
工程は一度で済ますことができる。4 (a) to 4 (c) and FIG. 5 (a)
Sections (c) to (c) are sectional views in each step for explaining the manufacturing steps of the SiC bipolar transistor of FIG. On the substrate composed of the n collector layer 24 and the n drift layer 21, the p base layer 22 and the n emitter layer 23 are formed.
Are formed by an epitaxial growth method [Fig.
(A)]. Next, a photoresist is applied and trench etching is performed using the first pattern 31 formed by the first photomask [(b) of the same figure]. At this time, the width of the trench is 0.5 to 5 μm. This is because the insulator is embedded in the trench in the following steps. next,
The base electrode 26 is formed at the bottom of the trench 29 by Al / Si sputter deposition [FIG. This time,
The metal film slightly adheres to the resist on the emitter layer 23 and the side wall of the trench, but the metal film on the side wall of the trench can be removed by slightly wet etching the whole. Then, an insulating film 30 of a silicon oxide film is formed by low pressure CVD and embedded in the trench 29 [FIG.
(A)]. Further, the metal film 32 on the emitter layer 23 is removed by lift-off to expose the emitter surface, and the surface is dry-etched flat [FIG.
(B)]. Finally, a Ni film is sputter-deposited to form the emitter electrode 25 on the upper portion, and the collector electrode 27 made of the Ni film is also formed on the back surface of the collector layer 24 to complete the process [FIG. As described above, a photoresist pattern for forming a trench is formed, a trench reaching the second conductivity type base layer is formed, and then a metal film is deposited to form a base electrode at the bottom of the trench. The photo-etching process can be completed only once by removing the metal film of the above by lift-off.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のトレンチ
型SiCバイポーラトランジスタは、エミッタ層を貫通
して形成されたトレンチの底部にベース電極を設けるこ
とにより、エミッタ電極とベース電極との横方向分離距
離が短縮でき、基板の面積の利用効率が向上する。ま
た、エミッタ層の幅を単一セル当たり数μmと従来より
一桁以上の微細化することによって、無効面積を減らし
て可制御電流の増大を図ることができる。また、エミッ
タ層の微細化は、スイッチング時のターンオフ失敗の防
止にも役立つ。As described above, in the trench type SiC bipolar transistor of the present invention, the base electrode is provided at the bottom of the trench formed through the emitter layer, so that the emitter electrode and the base electrode are laterally aligned. The separation distance can be shortened and the utilization efficiency of the substrate area is improved. Further, by reducing the width of the emitter layer to a few μm per cell, which is one digit or more smaller than the conventional one, it is possible to reduce the ineffective area and increase the controllable current. The miniaturization of the emitter layer also helps prevent turn-off failures during switching.
【0019】上記の炭化けい素たて型バイポーラトラン
ジスタの製造方法としては、第二導電型ベース層に達す
るトレンチを形成した後、金属膜を堆積してトレンチ底
部にベース電極を形成し、其以外の部分の金属膜はリフ
トオフ除去することにより、フォトエッチング工程は一
度で済ますことができる。As a method for manufacturing the above-described vertical silicon carbide bipolar transistor, a trench reaching the second conductivity type base layer is formed, and then a metal film is deposited to form a base electrode at the bottom of the trench. The photo-etching process can be done only once by removing the metal film in the part of by lift-off.
【図1】本発明の実施例の炭化けい素たて型バイポーラ
トランジスタの断面図FIG. 1 is a sectional view of a silicon carbide vertical bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の炭化けい素たて型バイポーラトランジス
タのエミッタ電極と絶縁膜を除去した状態の斜視図FIG. 2 is a perspective view of the silicon carbide vertical bipolar transistor of FIG. 1 with an emitter electrode and an insulating film removed.
【図3】(a)は本発明の実施例のバイポーラトランジ
スタのベース電極の配置を表す平面図。(b)は別のベ
ース電極の配置を示す平面図FIG. 3A is a plan view showing an arrangement of base electrodes of a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention. FIG. 6B is a plan view showing the arrangement of another base electrode.
【図4】本発明の実施例のバイポーラトランジスタのの
製造工程を(a)から(c)の順に示す断面図4A to 4C are cross-sectional views showing manufacturing steps of the bipolar transistor of the embodiment of the present invention in the order of FIGS.
【図5】図4に続く本発明の実施例のバイポーラトラン
ジスタのの製造工程を(a)から(c)の順に示す断面
図FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of the bipolar transistor of the embodiment of the present invention following FIG. 4 in the order of (a) to (c).
【図6】従来のシリコンたて型バイポーラトランジスタ
の断面図FIG. 6 is a sectional view of a conventional silicon vertical bipolar transistor.
【図7】従来のエピタキシャル成長法による炭化けい素
たて型バイポーラトランジスタの断面図FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional silicon carbide vertical bipolar transistor manufactured by a conventional epitaxial growth method.
1、11、21 nドリフト層 2、12、22 pベース層 3、13、23 nエミッタ領域またはnエ
ミッタ層 4、14、24 nコレクタ層 5、15、25 エミッタ電極 6、16、26 ベース電極 7、17、27 コレクタ電極 8、18 酸化膜 29 トレンチ 30 絶縁膜 31 第一パターン 32 金属膜1, 11, 21 n Drift layer 2, 12, 22 p Base layer 3, 13, 23 n Emitter region or n emitter layer 4, 14, 24 n Collector layer 5, 15, 25 Emitter electrode 6, 16, 26 Base electrode 7, 17 and 27 collector electrode 8 and 18 oxide film 29 trench 30 insulating film 31 first pattern 32 metal film
Claims (5)
上の第二導電型ベース層と、そのベース層上の第一導電
型エミッタ層と、そのベース層の表面に設けられたベー
ス電極と、エミッタ層の表面に設けられたエミッタ電極
と、第一導電型コレクタ層の裏面に設けられたコレクタ
電極とを有するものにおいて、ベース電極が前記エミッ
タ領域の表面からトレンチ状に掘り下げられたベース層
の表面上に形成されていることを特徴とする炭化けい素
たて型バイポーラトランジスタ。1. A second conductivity type base layer on a first conductivity type collector layer made of silicon carbide, a first conductivity type emitter layer on the base layer, and a base electrode provided on the surface of the base layer. And an emitter electrode provided on the front surface of the emitter layer and a collector electrode provided on the back surface of the first-conductivity-type collector layer, the base electrode having a trench shape dug in from the surface of the emitter region. A vertical silicon carbide type bipolar transistor characterized by being formed on the surface of a layer.
極の上に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求
項1に記載の炭化けい素たて型バイポーラトランジス
タ。2. The silicon carbide vertical bipolar transistor according to claim 1, wherein an insulating film is formed on a base electrode provided at the bottom of the trench.
上に絶縁膜を介してエミッタ電極が延長されていること
を特徴とする請求項2に記載の炭化けい素たて型バイポ
ーラトランジスタ。3. A silicon carbide vertical bipolar transistor according to claim 2, wherein the emitter electrode is extended through an insulating film on the base electrode sandwiched between the two emitter layers.
層との間に第一導伝型ドリフト層を有することを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかに記載の炭化けい素た
て型バイポーラトランジスタ。4. The carbonization according to claim 1, further comprising a first conductivity type drift layer between the first conductivity type collector layer and the second conductivity type base layer. Vertical silicon bipolar transistor.
層、第一導電型エミッタ層が順に積層された炭化けい素
基板の第一導電型エミッタ層の表面上にフォトレジスト
を塗布しパターン形成して、第一導電型エミッタ層を貫
通し、第二導電型ベース層に達するトレンチを形成した
後、金属膜を堆積してトレンチ底部にベース電極を形成
し、其以外の部分の金属膜はリフトオフ除去することを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の炭化け
い素たて型バイポーラトランジスタの製造方法。5. A photoresist is applied on the surface of a first conductivity type emitter layer of a silicon carbide substrate in which a first conductivity type collector layer, a second conductivity type base layer and a first conductivity type emitter layer are laminated in this order. After patterning to form a trench penetrating the first conductivity type emitter layer and reaching the second conductivity type base layer, a metal film is deposited to form a base electrode at the bottom of the trench, and the metal of the other part is formed. 5. The method for manufacturing a silicon carbide vertical bipolar transistor according to claim 1, wherein the film is removed by lift-off.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21032394A JPH0878431A (en) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | Silicon carbide vertical type bipolar transistor and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21032394A JPH0878431A (en) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | Silicon carbide vertical type bipolar transistor and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0878431A true JPH0878431A (en) | 1996-03-22 |
Family
ID=16587528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21032394A Pending JPH0878431A (en) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | Silicon carbide vertical type bipolar transistor and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0878431A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004516655A (en) * | 2000-12-11 | 2004-06-03 | クリー インコーポレイテッド | Method of making self-aligned bipolar junction transistor in silicon carbide and device made thereby |
JP2005012051A (en) * | 2003-06-20 | 2005-01-13 | Toshiba Corp | High withstand voltage semiconductor device and its manufacturing method |
JP2006351621A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Honda Motor Co Ltd | Bipolar semiconductor device and its manufacturing method |
-
1994
- 1994-09-05 JP JP21032394A patent/JPH0878431A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004516655A (en) * | 2000-12-11 | 2004-06-03 | クリー インコーポレイテッド | Method of making self-aligned bipolar junction transistor in silicon carbide and device made thereby |
JP2005012051A (en) * | 2003-06-20 | 2005-01-13 | Toshiba Corp | High withstand voltage semiconductor device and its manufacturing method |
JP2006351621A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Honda Motor Co Ltd | Bipolar semiconductor device and its manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100972217B1 (en) | Bipolar semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US5496745A (en) | Method for making bipolar transistor having an enhanced trench isolation | |
JP2002305304A (en) | Power semiconductor device | |
JP2004273921A (en) | Insulated gate type semiconductor device and its manufacturing method | |
US20090020765A1 (en) | Semiconductor Device and Method for Manufacturing Same | |
WO2004109808A1 (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JPH08228001A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JP3917058B2 (en) | Insulated gate bipolar transistor | |
JPS5914897B2 (en) | semiconductor equipment | |
JPH05299658A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JP2004221370A (en) | Semiconductor device | |
JP6771433B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4458588B2 (en) | Static induction semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JPH0878431A (en) | Silicon carbide vertical type bipolar transistor and its manufacture | |
JP2017212462A (en) | Semiconductor device | |
JPH11354791A (en) | Silicon carbide semiconductor device and its manufacture | |
JPH0671077B2 (en) | Thyristor with improved emitter region and turn-off capability and method of manufacturing the same | |
JP3369793B2 (en) | Reverse conducting semiconductor device | |
JP2858445B2 (en) | Self-extinguishing reverse conducting thyristor | |
JP3017783B2 (en) | Conduction modulation type MOSFET | |
KR19990010738A (en) | Power semiconductor device and manufacturing method | |
JP2859400B2 (en) | Manufacturing method of gate turn-off thyristor | |
JPH11204804A (en) | Semiconductor device | |
KR900008818B1 (en) | Manufacture method of a particle in bipolar integrated circuit | |
JPH0442918Y2 (en) |