JPH09511103A - シリコンカーバイドにおける半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本方法は、プロトンまたはイオン注入によりシリコンカーバイド領域を導電性から抵抗性に再構成する方法に関し、この注入方法を用いてｐ−ｎ接合部を含む半導体デバイスを製造する。この半導体デバイスでは、ｐ−導電性層およびｎ−導電性層がシリコンカーバイド（ＳｉＣ）のドープされた層として設計されており、よって次の工程、すなわち半絶縁層を備えたデバイスのシリコンカーバイド表面をパッシベートする工程と、製造中にｐ−ｎ接合部の領域を境界を定める工程と、半絶縁層によりｐ−ｎ接合部のエッジをターミネートする工程と、１つの同じシリコンカーバイドウェーハ上に複数のデバイスを製造する際に異なるデバイスを互いに絶縁する工程の少なくとも１つのために注入方法を使用する。本発明は注入方法自体にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 シリコンカーバイドにおける半導体デバイス 技術分野 本発明は、プロトン（陽子）またはイオン注入（打ち込み）を用いてシリコン カーバイド領域を導電性から抵抗性となるように再構成し、この方法を用いてコ ンポーネントの製造中にｐ−ｎ接合部の領域の境界を定め、ｐ−ｎ接合部をエッ ジターミネートし、更にコンポーネントの表面をパッシベートする、ベース材料 としてシリコンカーバイドを有する半導体デバイスに関する。更に、この方法は 、ｐ−ｎ接合部のエッジで正のエッジ角度を形成するのに使用される。本発明は 、注入方法自体にも関する。 背景技術 ベース材料としてのシリコンカーバイド（炭化珪素）（ＳｉＣ）に基づく半導 体デバイスは、従来の半導体が満足し得る状態で機能できないような状況下で、 高温、ハイパワー用途および高エネルギー放射線を利用する条件下で使用できる ように、これまで継続して開発されてきた。予想では、パワーＭＯＳＦＥＴタイ プのＳｉＣトランジスタおよびＳｉＣダイオード整流器は、高電圧および高温、 例えば６５０〜８００℃の温度範囲で作動でき、より低い損失およびより高い周 波数で良好なブレークダウン特性を示し、更に対応するシリコンコンポーネント よりも容積が２０分の１となると示されている。これらの改良点は、シリコンと 比較してシリコンカーバイドが有する固有の有利な材料特性、例えば（シリコン よりも少なくとも１０倍高い）ブレークダウン電界、（シリコンの３倍を越える ）熱伝導率および大きなエネルギーバンドギャップ（ＳｉＣの結晶構造の１つで ある６Ｈ−ＳｉＣでは２．９ｅＶである）に起因するものである。 シリコンカーバイド半導体技術は、比較的最近のものであり、多くの点で最適 な状態となっていないので、完全に有効なＳｉＣパワー半導体を実験的に実現し 、大量生産を行えるようにする前に解決の必要な重大な製造上の問題が多数ある 。このことは、特にハイパワーの高電圧用に用いられるコンポーネントに当ては ま る。解決の必要な問題とは、数キロボルトの電圧に耐えられるようにすべき単一 コンポーネント（部品）に対しては、コンポーネント内の電圧吸収層に対するバ ックグラウンドドーピング濃度を低減すること、シリコンカーバイドの表面パッ シベーション技術を最適にしなければならないこと、および例えば、大面積を有 する大電流コンポーネントを製造しなければならない場合にシリコンカーバイド 材料における重大な欠点の数を低減しなければならないことが挙げられる。開発 の必要な他の分野としては、例えば、この材料に対する良好なオーミック接触部 を製造する方法、注入によるドーピング方法、エッチング等のプロセス技術が挙 げられる。 実験的に形成されたｐ−ｎ接合部およびショットキー接合部を備えた６Ｈ−Ｓ ｉＣにおいて、高電圧ダイオードを製造することは実験目的で実行されている（ Ｍ．バットナガーおよびＢ．Ｊ．バリガー著のＩＥＥＥトランザクション、エレ クトロンデバイス第４０巻第３号６４５〜６５５頁、１９９３年３月、またはＰ ．Ｊ．ノイデック、Ｐ．Ｊ．ラーキン、Ｊ．Ａ．パウエル、Ｌ．Ｊ．マタスおよ びＣ．Ｓ．サルプ著のアプライドフィジカルレターズ、第６４巻第１１号、１９ ９４年３月１４日、１３８６〜１３８８頁も参照）。上記問題のいくつか、特に ドーピング濃度の低減は解決されており、よって、これまでに最初の２０００Ｖ のシリコンカーバイドダイオードが報告されている。これは、シリコンカーバイ ドによる基板材料を製造するための近年の開発進歩により実現されている。 表面から下方の所望の深さまで高抵抗層を得るために、シリコンカーバイド材 料の表面を再構成するために有効で簡単なシリコンカーバイドの表面パッシベー ション方法は知られていない。 電圧吸収ｐ−ｎ接合部を備えた高電圧ダイオードまたは他の半導体デバイスを 製造する間、マスターする別の問題は、ｐ−ｎ接合部のエッジの適当なターミネ ーションを行うことである。ｐ−ｎ接合部の両端に高い逆電圧が印加されると、 ｐ−ｎ接合部のエッジにおける、このｐ−ｎ接合部の両端の電界は極めて大きく なる。この問題は、上記公知のダイオードでは解決されていない。ＳｉＣの半導 体デバイスの開発中に解決すべき状態のままになっている問題は、対応するシリ コンコンポーネントを導入した際に生じた問題に極めて似ている。しかし、シリ コンコンポーネントの対応する製造のために現在のところ知られている解決案の ように、シリコンカーバイドコンポーネントの製造に関連する特定の問題の解決 に対し、同じ技術を用いることはできない。約２２７０Ｋよりも下では拡散係数 は無視できるので、ＳｉＣにおける拡散によりドーピングを行うことは極めて困 難であることを、一例として挙げることができる。更に、シリコンコンポーネン トを製造する際の共通技術であるドーパントのイオン注入方法はマスタが困難で あり、シリコンカーバイドに対しては開発されていない。 ｐ−ｎ接合部のエッジにおいて結果として生じる強力な電界と逆方向の高電圧 は、ｐ−ｎ接合部のエッジにおけるブレークダウンまたはフラッシュオーバーを 生じさせる恐れが大きい。コンポーネントの表面でｐ−ｎ接合部が出現している 場合、コンポーネントのより内部のｐ−ｎ接合部における状況と比較して電界が 大きくなる。これは、コンポーネント内の、より一様な状態から表面における材 料の急激にステップアウトする変化と関係している。このような事実により、表 面の電界を小さくし、表面をパッシベートすることが重要となる。シリコンコン ポーネントの表面をパッシベートすることと組み合わせて、例えば、ｐ−ｎ接合 部が表面で出現している状態に影響を与えることにより、表面における電界を等 しくするような処置も行う。パワーコンポーネントに対しては、例えば、電界を 等しくするようにｐ−ｎ接合部を通る所定の角度で表面のラッピング（研磨）を 実行する。これに関連し、高ドーピング濃度の層から低ドーピング濃度の層へ（ すなわち、高ドーピング濃度のｐ領域から低ドーピング濃度のｎ領域へ）通過す る際に、ｐ−ｎ接合部を有するウェーハの面積が増加するように負の指定エッジ 角度を使用する。これに対応し、正のエッジ角度は、低ドーピング濃度の層に向 かう方向（すなわち、高ドーピング濃度のｐ領域から低ドーピング濃度のｎ領域 への方向）へｐ−ｎ接合部の面積が減少するように指定する。ｐ−ｎ接合部のエ ッジにおける電界を小さくする１つの方法としては、エッジを研磨することによ り公知の半導体材料の場合のエッジ角度を得るように正のエッジ角度を有するｐ −ｎ接合部を設計することであり、このような方法は、シリコンカーバイドコン ポーネントでは全く提案されていない。 ｐ−ｎ接合部のエッジで電界濃度を低減する別の方法は、表面における電界を 小さくするようにｐ−ｎ接合部の周辺のリング（いわゆる、接合部ターミネーシ ョン延長部）内の表面に向かってｐドーピングを徐々に減らすことである。シリ コン技術から知られる、これら方法は、ＳｉＣ材料に適用するには困難である。 その理由は、この材料は硬質であり、拡散によるドーピングを実施することが困 難であるからである。 ベース材料としてシリコンを使用するｐ−ｎ接合部をターミネートするのに、 例えば、所定の任意の極めて小さい導電率を有する半絶縁層をｐ−ｎ接合部のエ ッジに設けることが知られており、ここで、この層は逆方向の高電圧をｐ−ｎ接 合部に印加すると、この半絶縁層を通って逆方向に微弱な電流が流れ、よってｐ −ｎ接合部のエッジにおける電界が減少し、電圧ブレークダウンの生じる恐れが かなり少なくなる。スエーデン特許第SE9400482号明細書は、ＳｉＣベース材料 で構成されたｐ−ｎ接合部のエッジターミネーションを行い、更にパッシベート する方法を述べている。本発明は、この問題に対する別の解決案を説明するもの である。 更に、ショットキーダイオードにおけるアルゴンイオン注入によりエッジター ミネーションを行うことも知られている（ＩＥＥＥエレクトロンデバイスレター ズ、第１５巻第１０号、１９９４年１０月、デブ・アローク外）。しかしながら 、この刊行物は、ショットキーダイオードの表面における薄膜をパッシベートで きることしか記載しておらず、少なくとも２つの異なるシリコンカーバイド層か ら成るｐ−ｎ接合部のエッジターミネーションについては述べていない。 発明の概略 本発明は、プロトンまたはイオン注入を用いてシリコンカーバイド領域を導電 性から抵抗性に再構成し、この注入方法を用いてｐ−ｎ接合部を含む半導体デバ イスを製造し、ｐ導電性層およびｎ導電性層の双方をシリコンカーバイド（Ｓｉ Ｃ）のドープされた層として構成する方法に関し、この注入方法は次の工程の少 なくとも１つで使用される。 −半絶縁層を有するコンポーネントのシリコンカーバイド表面をパッシベート する工程 −製造中のｐ−ｎ接合部の領域の境界を定める工程 −半絶縁層によるｐ−ｎ接合部のエッジをターミネートする工程 −ｐ−ｎ接合部のエッジにおける正のエッジ角度を形成する工程 −シリコンカーバイドの同じウェーハで複数のコンポーネントを製造する際に 異なるコンポーネントを互いに絶縁する工程 本発明は注入方法自体にも関する。 方法に係わるシリコンカーバイドで構成された半導体デバイスの表面のパッシ ベーションおよびエッジターミネーションを行う、この方法は、パッシベーショ ンしないコンポーネントの表面にマスクを載せるイオン注入方法において、シリ コンカーバイドの表面の電気的および構造的性質を変えることを特徴とする。変 えるべきコンポーネントの表面にイオン、好ましくはプロトンを照射し、イオン の注入中にｐまたはｎドープされたシリコンカーバイドとすることができる、表 面にイオン注入の制御によりパッシベート層に望まれる高抵抗率を付与する。コ ンポーネントの構造的に変化する表面層の深さは注入エネルギーによって決定さ れる。 上記方法によりシリコンカーバイドデバイス部分、例えば保護層として働く半 絶縁層内まで表面に向かって進むｐ−ｎ接合部内の層を直接再構成することが可 能である。このように、シリコンカーバイドの所望領域をパッシベートしたプレ ーナーコンポーネントが得られる。 抵抗率を制御することにより層を抵抗性としたｐ−ｎ接合部のエッジターミネ ーションとして、注入方法による半絶縁層のパッシベーションを使用すると、ｐ −ｎ接合部のエッジにおけるクラッシュオーバーまたはブレークダウンの上記の ような恐れが少なくなる。パッシベーション層には極めて微弱な電流を運ぶ可能 性が与えられ、これにより微弱漏れ電流により加えられた電荷が放電するという 点でパッシベーション層が帯電する恐れが少なくなる。注入を制御することによ り、このパッシベーション層にかかる任意の抵抗率を与えることができる。 パッシベーション層はコンポーネントから直接形成され、その後堆積される層 を構成しないので、コンポーネントの材料と化学的に同一である。これにより、 熱特性および機械的特性は、互いにより良好に適合したものとなる。この理由は 、コンポーネントと層は同じ材料サンプルから形成されるからである。 実際に使用できるＳｉＣ半導体デバイスを得るのに、本発明によれば、イオン またはプロトン注入を使用できる。基本アイデアは、シリコンカーバイドの結晶 パターン内の電荷キャリアに対する格子欠陥および捕捉機構を導入することによ り、電流が通過しないシリコンカーバイドの材料領域、例えば、エミッタを囲む 領域を半絶縁性とすることである。この目的のため、照射中に複数の異なる物質 を使用できるが、利用可能なプロトンエネルギーを使用することにより、プロト ンは、シリコンカーバイド本体の結晶格子内に深く達するのに特に適している。 領域または層を半絶縁性としたシリコンカーバイドコンポーネントの重要な利 点は、その領域または層がパッシベーション層として機能し、良好な熱特性によ るパッシベーションが行われること、例えば、パッシベーション層がシリコンカ ーバイド本体の残りと同じ膨張係数を有するということである。更に、領域を永 久的に帯電することなくパッシベーション領域に対して適合された抵抗率が得ら れる。注入は、いわゆるプレーナー技術に従い、平坦な表面で行うことができ、 このことは、特にコンポーネントの構造がより複雑となる場合に常に有利である 。 ＳｉＣ材料の除去を行うエッチングによって得られるメサ構造と異なり、本発 明の方法による注入は、ＳｉＣ材料の除去の代わりとして行われる。このことは 、本方法によれば照射済み領域または層の導電率が大幅に低減され、よってコン ポーネントから半導電性ＳｉＣの所望しない領域を除去する必要がなくなること を意味しており、このことは極めて有利となっている。 本発明によって実施される注入技術は、極めて高いメサ構造に対応するよう、 より深い注入によりコンポーネントの層の幾何学的形状を変えるという点で、更 にワンステップ改善できる。このことは、９０度のエッジ角度を有するｐ−ｎ接 合部に適用され、このことは、低いメサまたは薄い注入体の場合の状況と比較し てブレークダウン電圧の点で極めて有利であり、このような薄い構造体ではｐ− ｎ接合部のエッジでゆっくりとした電界の累積が生じる。注入中、マスクされた 領域の下ではイオンまたはプロトンが、傾斜した角度で多少側方に進入するとい う点で、多少、正のエッジ角度が生じるので、ｐ−ｎ接合部のエッジは、正確に ９０度とはならない。本発明によれば、知られているように、エッジの電界の低 減に有利に影響する適当な正のエッジ角度を提供できるという点で、この事実を 明らかに利用できる。放射線がｐ−ｎ接合部においてマスクの下方で所定の角度 で斜めに進入するよう、ウェーハの垂直軸線を中心として放射線を回転させなが ら放射線がウェーハに斜めに衝突するよう、１つ以上のコンポーネントを有する ウェーハに注入照射を行うことにより、ｐ−ｎ接合部に正のエッジ角度を付与す る。このように、この方法により簡単に正のエッジ角が得られること、更にこれ がプレーナーコンポーネントで可能であるという事実が最も重要である。 上記イオンまたはプロトン注入による利点により、半絶縁性ＳｉＣ内に封止さ れた１つ以上のアクティブ（ドープされた）層を有するＳｉＣコンポーネントを 形成する可能性が得られる。このように、プロトン技術によりｐ−ｎ接合部にお けるエッジターミネーションおよび１つのシングルプロセスの工程によるパッシ ベーションの双方が達成される。大きな注入エネルギーが必要であるという技術 に係わらず、この技術は、複雑な交互エッジターミネーション方法と比較して極 めて将来性があるようである。この方法は、更にシリコンカーバイドの１つの同 じウェーハ上に複数のコンポーネントを製造する際に、異なるコンポーネントを 互いにアイソレートする可能性も与える。本明細書におけるウェーハなる用語は 、１つのコンポーネントに対し本明細書に説明した方法により単一または複数の コンポーネントを上部に同時に製造するシリコンカーバイドのプレートを意味す る。１つの同じウェーハ上に複数のコンポーネントを製造する際、これらコンポ ーネントは、プロセスの後のステージで互いに分離される。 イオンまたはプロトンが注入される層は、極めて抵抗値が大きいものであって はならない。その他のキーとなる特性としては、温度依存性、生じる抵抗率の温 度安定性、注入されたＳｉＣ層の誘電強度およびｐ−ｎ接合部の両端の周辺電流 リークが挙げられる。これら特性のいずれに対しても、本発明により得られる注 入層で好ましい値が得られる。 本発明による方法では、注入領域とコンポーネント内の隣接する影響されない ＳｉＣ層との間の境界層で、完全に構造を適応化できる。このような適応化は、 パッシベーションを行うため異なる物質を利用する際には困難である。注入層お よび隣接する層は同じ結晶に属しているので、注入方法により完全な一体性が保 持される。このように、仕上がったコンポーネントが機械的に安定となるという 利点も得られる。 上記のように、ｐ−ｎ接合部のエッジを下方に研磨することにより、公知の 態様でエッジターミネートすることが可能である。しかしながら、ＳｉＣで構成 されたｐ−ｎ接合部は極めて薄いので、ＳｉＣ内のｐ−ｎ接合部のエッジを機械 的に加工することは極めて困難である。 シリコンカーバイド層にプロトンの注入をする際に、プロトン照射を行うエネ ルギーにより決定される層内の深さで、上記の結晶の構造的変化が生じる。結晶 内で本発明により表面から下方に構造変化と共にパッシベーションを行う場合、 種々の方法を利用できる。より厚い半絶縁層を得る１つの方法は、異なるエネル ギーレベルで、または所定プログラムに従い、時間に対して注入エネルギーを制 御するいくつかの工程でプロトンの注入を実行することである。別の方法によれ ば、１つの同じプロトンエネルギーを使用し、回転するマスクを利用する。マス クは、厚みが変化しており、シリコンカーバイド結晶に注入されるプロトンのエ ネルギーレベルを変えるようなインターバルを与えるので、結晶内の所望の深さ に所望の厚みを有する、構造的に変化した固有の層が得られる。後者の方法の変 形例として、マスクを固定した状態でｐ−ｎ接合部を備えたＳｉＣウェーハを回 転する。上記これらの変形例は、一時期に１つのｐ−ｎ接合部しか処理しない場 合に利用できる。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係わる注入プロセスでエッジターミネートされパッシベー トされたプレーナ状ｐ−ｎ接合部を示す。 第２図は、深い注入を行ったｐ−ｎ接合部を示す。 第３図は、より深い深さまで注入を行った場合の正のエッジ角度でターミネー トされたプレーナ状ｐ−ｎ接合部を示す。 第４ｂ図は、異なるエネルギレベルの照射を行うよう、回転マスクによる注入 を行うための方法を示す。 図４ｂ図は、マスク材料の厚みを多数回変えた回転マスクの外観の一例を示す 。 第５図は、ＳｉＣサンプルに７つの異なるエネルギーレベルでプロトンを１． １μｍの深さまで注入した総照射量の関数として抵抗率を示すグラフである。 第６図は、シリコンカーバイドのウェーハに対し、所定の角度で注入物を入射 できるようにすることにより、正のエッジ角度を形成する際の注入方法を示す。 第７図は、プロトン注入を実施する一例における工程を示す図である。 好ましい実施例の説明 次に多数の実施例を参照して本発明について説明する。 ６Ｈポリタイプの、市場で購入した、エピタキシャル法によりＣＶＤ成長され たＳｉＣウェーハを使用して、第１図に示された垂直ｐ−ｎ接合部を製造した。 第１図から１つのコンポーネントを含むウェーハＷ内の層の組成が明らかである 。ここでは、エピタキシャル技術によりｎ⁺基板１上に低ドープ濃度のｎ^-層２を 形成する。このｎ^-層２の上にｐ⁺層４をエピタキシャル法で形成することにより 、ウェーハＷ内にエピタキシャル技術でｐ−ｎ接合部３も製造する。次の表１か ら層の構造およびドーピングが明らかであり、この表は、良好に実施された実施 例の１つの例の値しか示していない。 図示されたｐ−ｎ接合部３は、ダイオードにおけるｐ−ｎ接合部３の利用を示 しているので、コーティングされたＮｉまたはＴｉから構成できるｎタイプのコ ンタクト６とｎ⁺基板１とが接触しており、ｐ−ｎ接合部のｐ⁺層４がコンタクト ７と接触しており、本例ではコンタクト７はコーティングされたＡｌから成る。 ３００秒の間、９５０℃までの熱処理をした後、注入マスクおよび接合金属と してｐ⁺コンタクト上にＴｉ、ＰｔおよびＡｕを蒸着する。 ｐ⁺コンタクト７上でウェーハＷにマスクが設けられると、イオンを注入し、 ｐ−ｎ接合部３を囲むシリコンカーバイドの領域をｐ−ｎ接合部３が位置するウ ェーハＷ内の深さよりも深い位置まで再構成する。プロトン（陽子）注入により ｐ−ｎ接合部３内の周辺材料の再構成が行われ、ｐ−ｎ接合部の領域の境界を定 め、従ってｐ−ｎ接合部のエッジＥの境界を定める。同じ工程において、周辺材 料の再構成によりｐ−ｎ接合部３を囲む、半絶縁特性を備えた層５が形成される 。この半絶縁層５は、周辺に対するパッシベーション層として働く。この半絶縁 層５は、ｐ−ｎ接合部３のエッジＥにおける電界濃度を低減することにも寄与す る。この半絶縁層５は、またｐ−ｎ接合部のエッジにおける電界の伝搬も行う。 ｐ⁺接点がマスクされたウェーハに多数の異なるエネルギーレベルおよび異なる 照射量で照射を行い、異なる深さの層でプロトン照射による結晶の再構成化が生 じ、かつシリコンカーバイドの表面から所望の深さまで下方に異なる層が互いに 重なり合うような、プロトンによる注入を実施例で行った。下記の表２に記載し た照射量および２５ｋｅＶ〜１７５ｋｅＶのプロトンエネルギで、７工程にてプ ロトン照射により、第１図に示されたコンポーネント内の半絶縁層を得る一例と して記載できる。ここで２つのウェーハＣおよびＤはそれぞれ２回注入した。 第５図は、この注入の結果を示す。ここでは、選べる低効率は、ウェーハＣお よびＤにおける総照射量の関数として示され、よって、それぞれのウェーハに対 する注入量を加えることにより２回の照射の後の総注入量が得られる。第５図か らプロトン注入中の総注入量を選択することにより、材料に対する所望の低効率 が得られることが確認される。 第７図は、所望の再構成された層５を形成するための注入方法の一般的なフロ ーチャートを示す。 第２図は、ウェーハのより深い深さまで陽子による注入を行った、本発明に係 わるｐ−ｎ接合部を備えたシリコンカーバイドコンポーネントを示す。ｐ−ｎ接 合部３に隣接する半絶縁層５は、本ケースでは欠損層の限界を構成する高さより もより深いウェーハＷ内の深さまで移動でき、これにより、境界部におけるドー ピングされたＳｉＣ材料が半絶縁層５で満たされる恐れを低減することに寄与で きる。 第３図も、より深い深さまで注入を行ったｐ−ｎ接合部を示すが、本例ではエ ッジ角度は正となっている。このことは、異なる技術により、このようなエッジ 角度を得た場合、Ｓｉコンポーネントに対する従来技術によれば、ｐ−ｎ接合部 のエッジにおける電界強度は極めて低くなる。注入中にサンプルまたは放射線を 傾斜し、同時にサンプルまたは放射線を回転することにより、正のエッジ角度が 得られ、この場合、放射線はマスクの下の所望角度に進入する。第６図が参照さ れる。最適なエッジ角度は、４０〜４５度であるが、他の値を選択することもで きる。従って、ここに提案するプロトン注入方法を用いると、シリコンカーバイ ドコンポーネント中のｐ−ｎ接合部で正のエッジ角度が得られる可能性が生じ、 Ｓｉコンポーネント上でのｐ−ｎ接合部は、エッジを機械的に研磨し、同じ１つ のプロセスエ程でＳｉＣコンポーネントの正のエッジ角、エッジターミネーショ ンおよび表面のパッシベーションを行うことにより、Ｓｉコンポーネントでの接 合が行われる。更に、この接合は、プレーナ状ウェーハで行うと取り扱いが容易 であり、同時にコンポーネントの結晶構造に対する結晶の観点から半絶縁パッシ ベーション層５が完全に適合する。この理由は、プロトンの衝突は、ＳｉＣ結晶 の構造変化しか生じさせないからである。 ｐ−ｎ接合部まわりのリークは問題とならず、注入コンポーネントにおけるブ レークダウン電圧は、コンポーネントの機能を乱さないと観察されている。更に 、ｐ−ｎ接合部のまわりの電界に対する半絶縁層５の形態をした電界プレートに よって生じる影響によりブレークダウン電界が高くなる。 半絶縁層の製造、または全体として本発明に係わるプレトン注入によるシリコ ンカーバイドに注入を行う変形例として、第４ａ図の方法が使用できる。この方 法では、全注入プロセス中でプロトンを注入すべきサンプル１０に同じエネルギ レベルのプロトンを照射する。（シリコンカーバイド材料中の表面から下方の所 望の高さまでの）シリコンカーバイドサンプル１０における異なる深さで所望す る構造的変化を得るのに必要なプロトンエネルギを得るために、この方法は、サ ンプル１０とＨ⁺放射線源（図示されず）との間で回転させられる、厚みが変化 するマスク１１を使用する。第４ｂ図は、円形プレートの形態をしたマスク１１ の一例を示す。このプレートはシリコンカーバイドサンプル１０に達する、変化 するエネルギーのプロトン放射線を得るのに使用され、このプレートには図示さ れた例では４つの異なる厚みａ〜ｄを有する。 所望の抵抗率を有する再構成ゾーンを得るための、プロトンによる注入方法は 、必ずしもシリコンカーバイド材料におけるゾーンを表面から下方に再構成する ように行う必要はない。表面から下方に位置し、シリコンカーバイド材料内に点 在された、半絶縁特性を有する層を得ることもできる。 更に、プロトンの代わりに、例えばＨｅ²⁺またはＤ⁺を使用することも可能で 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 Ｈ０１Ｌ 29/78 7608−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/74 Ｆ 29/861 9447−4Ｍ 29/78 ６５２Ｔ 9355−4Ｍ 29/72

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ドープされたシリコンカーバイドのウェーハ（Ｗ）において高抵抗領域（ ５）を得るための方法であって、 領域（５）の電気導電率特性が導電性から抵抗性に変化するように、照射され た領域内のシリコンカーバイドの結晶構造を変える、使用されたイオンエネルギ によって与えられた、シリコンウェーハ（Ｗ）内の範囲の深さをカバーする抵抗 性領域（５）を得るための注入方法で、領域（５）をエネルギーの変化するイオ ンで照射することを特徴とする方法。 ２．ウェーハ（５）を照射するイオンが、好ましくはプロトンから成ることを 特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ウェーハ（５）を照射するイオンが、好ましくはＨｅ²⁺またはＤ⁺から成 ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．所望の層の厚みの抵抗性領域（５）を得るために、工程ごとにイオンエネ ルギを変える複数の工程で注入を実行することを特徴とする請求項１記載の方法 。 ５．注入中の放射線エネルギーが変化しないイオン源によりウェーハ（Ｗ）を 照射し、ウェーハに供給されるエネルギーを変える装置によりウェーハ（Ｗ）に 対する変化した放射エネルギーを得ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ６．放射エネルギーを変えるよう放射線源とウェーハ（Ｗ）との間に、厚みが 変化するプレート状をしたマスク（１１）を挿入し、ウェーハ（Ｗ）を通る中心 軸線を中心としてマスクまたは放射線源を回転することを特徴とする請求項５記 載の方法。 ７．ｐ−ｎ接合部（３）の領域（７）がマスクされたｐ−ｎ接合部（３）を含 むシリコンカーバイドウェーハ（Ｗ）に対しイオン注入を行い、よってマスクさ れた領域を囲む層（５）を半絶縁特性を有するように再構成し、パッシベーショ ン層を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。 ８．ｐ−ｎ接合部（３）の領域（７）がマスクされたｐ−ｎ接合部（３）を含 むシリコンカーバイドウェーハ（Ｗ）に対しイオン注入を行い、よってマスクさ れた領域を囲む層（５）を半絶縁特性を有するように再構成し、よって半絶縁 （５）がｐ−ｎ接合部（３）の領域の境界を定めることを特徴とする請求項１記 載の方法。 ９．ｐ−ｎ接合部（３）の領域（７）がマスクされたｐ−ｎ接合部（３）を含 むシリコンカーバイドウェーハ（Ｗ）に対しイオン注入を行い、よってマスクさ れた領域を囲む層（５）を半絶縁特性を有するように再構成し、よって半絶縁層 （５）がｐ−ｎ接合部（３）のエッジ（Ｅ）のエッジターミネーションを構成す ることを特徴とする請求項１記載の方法。 10．ｐ−ｎ接合部（３）のエッジターミネーションを正のエッジ角度で実行す ることを特徴とする請求項９記載の方法。 11．ウェーハ（Ｗ）を通る垂直軸線を中心としてウェーハ（Ｗ）を回転するか 、または放射線源を回転することによりウェーハ（Ｗ）に注入を実行することを 特徴とする、先の請求項のいずれかに記載の方法。 12．請求項１記載の方法によって製造された、少なくとも１つのｐ−ｎ接合部 （３）を含むシリコンカーバイドにおける半導体デバイスにおいて、ｐ−ｎ接合 部（３）のエッジ（Ｅ）に隣接する領域（５）をイオン注入により高抵抗シリコ ンカーバイド構造に再構成したことを特徴とする半導体デバイス。 13．プレーナ状シリコンカーバイドウェーハ（Ｗ）にて、注入により半導体デ バイスを製造したことを特徴とする請求項１２記載の半導体デバイス。 14．ｐ−ｎ接合部（３）のエッジ（Ｅ）を正のエッジ角度としたことを特徴と する請求項１２記載の半導体デバイス。 15．ｐ−ｎ接合部（３）に隣接する再構成された高抵抗層（５）がｐ−ｎ接合 部（３）の欠損層の限界を構成する高さよりも深い深さまで延びていることを特 徴とする請求項１２記載の半導体デバイス。 16．ダイオード、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラトランジスタ、サイ リスタ、ＩＧＢＴトランジスタまたは別のＢｉＭＯＳのいずれかにｐ−ｎ接合部 （３）が設けられていることを特徴とする請求項１２記載の半導体デバイス。 17．請求項１記載の方法により、少なくともいくつかのｐ−またはｎ−ドープ された層または領域をパッシベートする、シリコンカーバイドにおける半導体デ バイス。