JPH10511812A

JPH10511812A - パッシベーション層を有する半導体デバイス

Info

Publication number: JPH10511812A
Application number: JP8520906A
Authority: JP
Inventors: アイ．ハリス，クリストファー; オー．コンスタンチノフ，アンドレイ; ヤンツェン，エリク
Original assignee: エービービーリサーチリミテッド
Priority date: 1995-01-03
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 1998-11-10
Also published as: US5650638A; WO1996021246A1; EP0801816A1; SE9500013D0

Abstract

(57)【要約】半導体デバイスは、少なくとも１つのＳｉＣ半導体層（１−３）と、前記ＳｉＣ層の端面（１９）の少なくとも一部分上に設けられてこの端面部分をパッシベーションするための層（６）とを含んでいる。少なくともＳｉＣ層の前記端面部分に最も近い前記パッシベーション層の部分は第１の結晶性材料でできており、そして前記パッシベーション層は第２の材料でできた部分を含み、第２の材料でできた前記部分はそれを構成する結晶性合金の主成分あるいは唯一の成分としてＡｌＮを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】パッシベーション層を有する半導体デバイス発明の技術分野と従来技術本発明は、少なくとも１つのＳｉＣ半導体層を含み、さらに前記ＳｉＣ層の端面の少なくとも一部分の上にこの端面部分をパッシベーションするように設けられた層を含む半導体デバイスに関する。例えば、各種のタイプのダイオード、トランジスタ、およびサイリスタ等、すべての種類の半導体デバイスが含まれる。そのようなデバイスは、特にＳｉと比較してＳｉＣの優れた特性、すなわち、極限的な条件下で正しく動作するＳｉＣの能力から利益を得ることができる用途に特に用いられる。ＳｉＣは価電子帯と伝導帯との間の広いバンドギャップに起因する高い熱的安定度を有するため、そのような材料から作られるデバイスは高温、すなわち、１０００Ｋまでの温度で動作することができる。更に、それは高い熱伝導性を有するため、ＳｉＣデバイスは高密度に配置することができる。ＳｉＣはまた、Ｓｉよりも５倍も大きなブレークダウン電界を持ち、そのためそれはデバイスの阻止状態において高電圧が発生するような条件下で動作する大電力デバイス用の材料として適している。デバイスの端面のパッシベーションはいくつかの異なる理由のために行われ、いくつかの異なる手段を用いて行われる。デバイスの端面にパッシベーション層を設けることの１つの理由は、デバイスの１つまたは複数の半導体層を保護して、特に半導体層に対して損傷を与えるかもしれない湿気およびイオンマイグレーションを防止するためである。パッシベーション層はまた、機械的な影響および汚れから半導体層を保護する。パッシベーション層の別の仕事は半導体層の表面領域を安定化することであって、それは更に、半導体層のバルク部分の性質を安定化する効果を持つ。特に、パッシベーション層は雰囲気からデバイスの半導体層を電気的に遮蔽しなければならない。そうすることによって、デバイスの阻止状態において電界が高くなるデバイス領域にパッシベーション層が設けられた場合には、デバイスからの電界が周辺のデバイスや装置に有害な影響を与えることがなくなり、また何と言っても、半導体層と空気との間の界面において火花の発生がなくなって、デバイスの阻止状態においてブレークダウンが発生しないようになる。本発明は特に、半導体材料としてＳｉＣを用いる場合に適したパッシベーションを得る問題に関心があり、それによって特に、高温および高いブレークダウン電界に耐えるＳｉＣの特性を活用することができるようにするものである。ＳｉＯ₂は熱酸化によって容易に生成することができるため、これまでパッシベーション層としてしばしば用いられてきたが、それはＳｉＣデバイスに使用するのには適していない。ＳｉＯ₂は、ＳｉＣパワーデバイスの応用において要求される高いブレークダウン電圧に耐えることができず、そのようなパッシベーション層は前記のような非常に高い電圧で部分的に破壊されるであろうし、更にそのようなデバイスが適切なパッシベーションを欠いていれば、ブレークダウン電圧の低下ばかりでなく、デバイス中電界の不可逆的な破壊モードまでもがもたらされることになろう。更に、ＳｉＯ₂は非常に高い電圧を保持するのに十分な厚さにまで成長させることができず、かつＳｉＣと比べて低い誘電率しか持たない。ＳｉＯ₂は更に、高温で安定でなく、ＳｉＣ半導体層とＳｉＯ₂層との界面は３００℃よりも高い温度で不安定であることが知られている。これらの欠点はまた、ＳｉＯやＳｉ₃Ｎ₄等、パッシベーションに用いられる他の従来の誘電体にも存在する。そのようなデバイスの阻止状態において高電圧に耐える能力は、異なる勾配を有するベベル（bevel）された端面等、デバイスの端部において電界の集中を防止するような形状上の細工によって改善することもできる。更に、デバイスの阻止状態において電界が高くなるデバイス領域にパッシベーション層として半絶縁性の材料を設けることによって、デバイスの阻止状態において弱いリーク電流が流れるのを許容して、それによって上記領域の電界を平滑化することができることも知られている。更に、ＳｉＣデバイス用のパッシベーション層として用いられてきたすべての従来のパッシベーション層は、ＳｉＣとパッシベーション層との間の界面に、界面における乱れに起因する比較的高密度のトラップを生ずるであろう。この結果、不安定なデバイス表面領域および前記領域でのデバイス機能の低い安定性および信頼性が生じて、パッシベーション層の他の部分よりも低いブレークダウン電界を有する電界ピークあるいはスポットにつながる。そのような不安定性は、デバイスの阻止状態において許容される最も高い電圧に関する上限を、もし界面領域がデバイスのバルク領域と同程度に均一かつ安定に構築されていれば可能であったであろうものよりも大幅に下げて設定することを余儀なくさせる。発明の概要本発明の目的は、導入部分で規定された半導体デバイスを提供することであって、そのデバイスはＳｉＣの物理的限界近くのブレークダウン電界に耐えることを可能とし、ＳｉＣデバイスが動作するであろう温度範囲において熱的に安定であるパッシベーションを有している。この目的は、本発明によれば、少なくともＳｉＣ層の前記端面に最も近い前記パッシベーション層の部分を第１の結晶性材料で作ることによって、かつそのパッシベーション層が結晶性のＡｌＮをその材料を構成する結晶性合金の唯一の成分あるいは主成分として含む第２の材料でできた部分を含むようにすることによって達成できる。前記第２の材料を構成する唯一の成分あるいは主成分として結晶性のＡｌＮをパッシベーション層の一部分に使用することによって、このパッシベーション層は高いブレークダウン電界に耐えることができ、かつ高い熱的安定性を有するようになる。ＡｌＮはＳｉＣとほぼ同じ誘電率を有し、ＳｉＣよりも高い電界に耐えることができる。更に、ＡｌＮはＳｉＣデバイス動作の可能な温度範囲内で熱的に安定であり、更に重要なことに、ＳｉＣと本質的に同じ熱膨張係数を持っている。少なくともＳｉＣ層の端面部分に最も近いパッシベーション層の部分が結晶性の材料でできているという事実は、そのようなデバイスが高いブレークダウン電圧に耐える能力に対して非常に重要な寄与をする。ＳｉＣ半導体層に隣接するパッシベーション層のために結晶性の材料を使用することによって、乱れ、およびそれによるそれらの間の界面におけるトラップ密度は、既知のパッシベーション材料を使用した場合に比べて大幅に減少する。従って、パッシベーション層と半導体層との間の界面はほとんど”バルク的な特性”を得ることができて、そのため、界面あるいは前記界面に最も近いパッシベーション層部分中における電界には大きな変動がなくなり、このパッシベーション層部分は電界に耐える能力を均一に有するようになって、そのために、パッシベーション中の不均一さに起因する電気的ブレークダウンの発生の危険を冒すことなしに、デバイスの阻止状態においてより高い電界が許容されるようになる。本発明の１つの好適実施例に従えば、パッシベーション層の前記第１の材料はＳｉＣに対して本質的に格子整合しており、またＳｉＣと本質的に同じ熱膨張係数を有しており、そのことによって、ＳｉＣ層に隣接して前記第１の材料の厚くて機械的に安定な層を成長させることができることの他に、上で述べた利点を備えた非常に低いトラップ密度を達成することが可能になる。本発明の別の１つの好適実施例に従えば、前記第１の結晶性材料は前記第２の材料であり、すなわち前記材料を構成する唯一の成分あるいは主成分として結晶性のＡｌＮを含む材料がＳｉＣ層の前記端面部分に最も近く配置される。ＡｌＮは２Ｈ構造を持ち、与えられた方位のもとですべてのＳｉＣ多形、立方および六方系のいずれとも整合し、わずかに０．７％という不一致度で良好な格子整合性を有する。本発明の別の１つの好適実施例に従えば、前記第２の層はＡｌ_xＢ_(1-x)Ｎである。ＡｌＮ中へＢを取り込むことによって第２の材料をＳｉＣに対して完全に格子整合させることが可能になる。このことは前記第１の結晶性材料が前記第２の材料である場合に非常に有利である。そのような場合、Ｂの含有量が４％の時に理論的に完全な格子の一致が得られる。Ｂの含有はまたバンドギャップおよびブレークダウン電圧も増加させて、材料を酸化に対してより抵抗性高いものとする。より良い格子整合性のおかげで、より厚いパッシベーション層が成長させることができる。ホウ素含有量はパッシベーション層の内部で勾配をもたせることができて、それによってＳｉＣとの界面では４％付近として完全な格子整合を得て、ついで界面から遠ざかる方向で徐々に減少させることによってそれの酸化に対する耐性を向上させることができる。本発明の更に別の１つの好適実施例に従えば、前記パッシベーション層が、少なくともデバイスの阻止状態において電界が高くなるデバイス領域に設けられて、かつそれが少なくとも２つの互いに重畳するサブレーヤーを含んでおり、それらのうちの一方が前記第２の材料でできており、他方が半絶縁性材料を含んでいて、そこへの弱いリーク電流の流入を許容することで、デバイスの阻止状態における前記領域中の電界を平滑化するようになっている。これらの特徴は、上で規定された第２の材料の高いブレークダウン電界および安定性と、さもなければ前記領域に集中するであろう電界を平滑化する半絶縁性材料の層の能力とのおかげで、高い電界に耐えることを可能とする。本発明の更に別の好適実施例に従えば、ＳｉＣ層上に設けられたサブレーヤー、すなわち前記第１の結晶性材料が半絶縁性材料でできており、更に、前記第２の材料でできたサブレーヤーが前記半絶縁性材料の上に配置されている。本発明のこの実施例は、それの別の好適実施例と同じように、前記第２の材料でできたサブレーヤーがＳｉＣ層の上に設けられ、半絶縁性材料でできた層が前記第２の材料層の上に配置されているのであるが、高いブレークダウン電界をもたらす。前記第１の結晶性材料が前記第２の材料であり、パッシベーション層が少なくともデバイスの阻止状態において電界が高くなるデバイス領域に設けられた本発明の別の好適実施例に従えば、前記第２の材料が低濃度にＮ形ドープされてＳｉＣ層と前記第２の材料層との間の界面に自由な電荷キャリアとして電子を供給するようになっており、それによってデバイスが阻止状態にある時に、前記領域の電界を平滑化する弱い電流の流れを前記界面の場所に作り出すようになっている。ＳｉＣ層とパッシベーション層との間の界面において少なくとも材料の主成分としてＡｌＮを使用し、それをドナーでドープすることによって、ＡｌＮとＳｉＣとの間の伝導帯のバンドオフセットを利用して、そこにおける半絶縁性層によって与えられるのと同じ電界平滑化特性で以て、自由な電荷キャリアとしての電子を前記界面に得ることができる。ＡｌＮは約６．２ｅＶのバンドギャップを有しているがこれはＳｉＣのすべての多形よりもかなり大きい。ＳｉＣは２．３と３．３ｅＶとの間のバンドギャップを有する。ＡｌＮはすべてのＳｉＣ多形に対して、伝導帯および価電子帯のどちらにおいてもエネルギーバンドのオフセットを有しており、ＡｌＮをドナーでドープした場合には、これがＡｌＮからＳｉＣへの界面において、伝導帯の電子が”流れ落ちる”結果を生むことになろう。それらの自由電子は電圧によって影響されて、前記界面に沿って移動して、問題の領域における電界を平滑化する。本発明の別の実施例によれば、そこではＡｌＮ層は代わりにアクセプターを低濃度にドープされており、それに対応して正のホールが自由な電荷キャリアとして前記界面に供給されて、問題の領域における電界を平滑化する。この場合には、ＡｌＮとＳｉＣとの間の価電子帯バンドオフセットが利用される。本発明のこれ以外の特長や好適な特徴は以下の説明およびその他の従属項から明かであろう。図面の簡単な説明添付図面を参照しながら、例として引用した本発明の好適実施例について詳細な説明を以下に行う。図面においては、第１図は、本発明に従ってパッシベーションされたＳｉＣ半導体ダイオードの模式図である。第２図は、第１図に従うデバイスの一部分の拡大図であって、そこではデバイスの阻止状態において電界が高くなっている。第３図は、第２図に示された部分の界面部分の更なる拡大図であって、ＳｉＣ層およびＳｉＣ層に最も近い前記第２の材料で作られたパッシベーションサブレーヤー中の価電子帯および伝導帯の延長部を示しており、更に、前記第２の材料が低濃度のドナーでドープされた場合に何が起こるかを示している。第４図および第５図は第３図と同様に、それぞれ本発明の第２および第３の実施例に従うデバイス中のパッシベーションサブレーヤーの配置を示す図である。発明の好適実施例の詳細な説明第１図は、本発明が適用されるデバイスの例を非限定的に示しており、ＳｉＣの３つの半導体層、すなわちＰ形の高濃度にドープされた第１の層１、低濃度にドープされたＮ形の第２の層２、および高濃度にドープされたＮ形の第３の層３を備えた半導体ダイオードを示している。これらの３つの層は上述の順序で重なり合っている。本デバイスはまた、前記第１の層上に配置されてダイオードのアノードを構成するオーミックな金属コンタクト４と、前記第３の半導体層と接触するように配置されてダイオードのカソードを構成する第２のオーミックな金属コンタクト５とを有する。このデバイスはカプセル封止されて、デバイスの端部１９は、２つのコンタクト４および５を除いてデバイス全体を覆うパッシベーション層６によってパッシベーションされている。このデバイスは既知の成長技術およびエッチング技術によって作製することができる。従来のように、このデバイスは、Ｐ形層に接触する金属コンタクト４へ正電圧が供給された時に導通し、またそのコンタクトへ第２のコンタクト５の電位に対して負の電圧が供給された時に阻止状態になる。このデバイスが阻止状態にある時は、前記第１の層と第２の層との間のＰＮ接合７へ電界が集中して、パッシベーションの必要性はその領域で最も高くなり、それによってデバイスがブレークダウンせずにできる限り高電圧に耐えることができるようにしなければならない。第２図は、パッシベーション層がどのように２つの重畳したサブレーヤー８および９を含んでいて、それらのうちの半導体端に近い方が単結晶材料、本実施例の場合はＡｌＮでできていることを示している。ＡｌＮは既にＳｉＣ上へ高品質に成長している。ＡｌＮ層はまた少濃度の１種またはいくつかの種類の他の３Ｂ族の窒化物あるいはＳｉＣを含むことができる。ＡｌＮを主成分とする結晶性層８はＳｉＣ層１、２、３上へ、サブレーヤー８と半導体層との間の界面１０が本質的になんら乱れがなく、そのことによって非常に低いトラップ密度を有するように成長させられる。ＡｌＮは非常に高いブレークダウン電界を有し、ＡｌＮに損傷を与えることなしに非常に高い電界に耐えることができるので、この場合は、まず半導体端面上へ電界の大部分を取り込むように比較的薄いＡｌＮ層を設けた後で、ＡｌＮ層８の上へ残りの電界を取り込むように、それへの損傷なしにはそのような高い電界に耐えられない材料の別のサブレーヤーを配置することができる。この層９はＡｌＮ層よりもずっと厚く作ることができ、ポリイミド等の有機材料や任意のアモルファス絶縁層等、任意の適切な絶縁性の材料で作ることができる。こうして、層９はそこにあって電界の一部を取り込み、ブレークダウンが発生するのを防止するが、それの主な目的はその外部表面における電界を、外部の装置やデバイスがそれによって影響されないようなレベルにまで低減することである。第３図は、第２図のサブレーヤー８をドナーで低濃度にドープすることによってなにが起こるかを示している。窒化アルミニウムと炭化シリコンとの間での伝導帯レベルＥ_cのオフセットのために、サブレーヤー８に供給された電子１１は前記界面１０に隣接するＳｉＣの伝導帯へエネルギー的に流れ落ちる。従って、このようにして前記界面には電子のかたちで自由電荷キャリアが提供される。このことは、界面が半絶縁性層として働いて、デバイスの阻止方向に電圧が印加された時に前記界面に沿って弱いリーク電流が流れることを意味する。このことは、表面空乏層を第１図の矢印１２の方向に広げることによって電界が平滑化されることを意味する。従って、このことは、このデバイスがブレークダウンが発生する前に、より高い阻止電圧に耐えることができることを意味する。しかし、リーク電流は原則的には好ましいものでなく、従って限られた範囲に制限すべきものであるため、層８は非常に低いレベルにドープすることが重要である。これに対応する現象は、ＡｌＮ層８をアクセプターでドープして、ＡｌＮとＳｉＣとの間の価電子帯のエネルギーレベルＥ_vに関するバンドオフセットを利用して界面１０に自由電荷キャリアとして正のホールを得ることによっても実現できる。第４図は、３つの重畳するサブレーヤー１３、１４、および１５を含むパッシベーション層を備えた、本発明による実施例を示す。半導体層２上に設けられたサブレーヤー１３は結晶性の半絶縁性材料、すなわち高抵抗率を有する材料でできているが、それはデバイスの阻止状態において弱いリーク電流がそこへ流入することを許容して、第３図に関して上述したのと同じように電界を平滑化する。サブレーヤー１３の材料の結晶的性質により、界面１０におけるトラップ密度は低くなり、そのため、界面における安定性は高くなる。半絶縁性層１３の上の配置されたサブレーヤー１４は前記第２の材料、すなわち結晶性のＡｌＮあるいはＡｌＮを主成分とする結晶性合金でできている。このサブレーヤーは電界の大部分を取り込むように意図されている。最後に、サブレーヤー１５は第２図の実施例のサブレーヤー９に対応する。第５図は、本発明の別の実施例を示しているが、そこではパッシベーション層が３つの重畳するサブレーヤー１６、１７、および１８を含み、それらのうちで半導体層２の上に設けられたサブレーヤー１６は第２図の層８と同じ目的を持つ前記第２の材料でできているが、ドープはされていない。その上に設けられたサブレーヤー１７は半絶縁性材料でできており、それは必ずしも結晶性である必要はなく、この層はデバイスの阻止状態においてそこへ弱いリーク電流が流入することを許容して、それによって電界が高くなっている領域で電界を平滑化する。外側のサブレーヤー１８は第４図のサブレーヤー１５および第２図のサブレーヤー９に対応している。本発明は、上述の好適実施例に決して限定されるものではもちろんなく、当業者にはそれの修正に関して数多くの可能性が明かであろう。導入部で述べたように、本発明はパッシベーションを必要とするすべての型の半導体デバイス、更にはソース付近で電界が高くなり、そこにおいて高いブレークダウン電界を保持しなければならないユニポーラー半導体デバイスに適用できる。図面に示された各種の層の縦横比は実際のものとは関係がなく、図示の便宜上選ばれたものであって、全く異なっていても構わない。パッシベーション層をＳｉＣ層よりもずっと薄く示したが、これらの層はほぼ同程度の厚さであってもよいし、あるいはＳｉＣ層のほうがパッシベーション層よりも薄くあっても構わない。更に、電界の任意の部分を取り込むために他の層を設ける必要がないように第２の材料を十分厚く、ＳｉＣ半導体層の上へ直接成長させることも可能であるが、実際には多分それにも拘らず第２の材料の層の外側にラバー被覆や同等な層が設けられるのが常である。各種の層の厚さの選択は実際には問題のデバイスが動作を意図している条件や前記層を作製する手順（複雑さの程度、製造時間等）に依存する。第２の材料は、ＡｌＮを主成分とし、他の成分として３Ｂ族の窒化物およびＳｉＣの一方あるいは組み合わせを含む合金でよい。というのは、これらの相異なる成分は完全に混ざり合うことができるからである。しかしながら、ＡｌＮが主成分でなければならない。というのも、それの高電界に耐えられる能力というのが飛び抜けており、かつＳｉＣに対する格子整合が優れているからで、このことは第２の材料をデバイスのＳｉＣ層に隣接して配置する場合に重要である。第２の材料としてＡｌ_xＢ_(1-x)Ｎを使用することが非常に有利であることが判明した。それはＡｌＮ中のＢの含有量が増えるとバンドギャップが増大し、材料のブレークダウン電圧が増大するからである。更に、Ｂを含有することにより材料をより酸化に耐性のあるものとする。非常に重要なことは更に、格子整合が改善できて、Ｂを４％含むことで理論的に完全な格子の一致が達成できるということである。より優れた格子整合により、より厚い層を成長させることが可能となる。ホウ素の含有量はＳｉＣ層との界面において完全な格子整合を得るように約４％であることが有利であり、そこから遠ざかる方向において増大してパッシベーション層の酸化耐性を増大させることが有利である。もちろん、デバイスの異なる表面を異なるパッシベーション層で以て覆い、パッシベーション層の性質をデバイスの異なる領域で支配的な条件に適合させるようにすることは可能である。更に、デバイスの領域を本発明によるパッシベーションなしに残しておくことも本発明の範囲に含まれる。各種のデバイス層の材料に関するすべての定義は、ＳｉＣに関する限り意図的なドーピングと共に不可避な不純物も含むものであることはもちろんのことである。定義された層は、すべての型の空間的な広がりおよび形状を含むように幅広く解釈されるべきである。結晶性という用語は、より大きな領域に亘って三次元的に良好な格子の周期性を意味し、例えば典型的な多結晶構造は排除される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年２月６日【補正内容】請求の範囲１．少なくとも１つのＳｉＣ半導体層（１−３）と、前記ＳｉＣ層の端面（１９）の一部分の上にこの端面部分をパッシベーションするために設けられた層（６）とを含む半導体デバイスであって、前記ＳｉＣ層の前記端面部分に最も近い前記パッシベーション層の少なくとも部分（８、１３、１６）が第１の結晶性材料でできており、前記パッシベーション層が第２の材料でできた部分（８、１４、１６）を含み、前記第２の材料がそれを構成する結晶性合金の主成分あるいは唯一の成分として結晶性ＡｌＮを含んでいることを特徴とする半導体デバイス。２．請求項第１項によるデバイスであって、前記第１の材料が、ＳｉＣに対して本質的に格子整合しており、ＳｉＣと本質的に同じ熱膨張係数を有していることを特徴とするデバイス。３．請求項第１項または第２項によるデバイスであって、前記第２の材料が前記合金によって構成されており、それのＡｌＮ以外のその他の１つまたは複数の成分が１）３Ｂ族の窒化物、２）複数種類の３Ｂ族の窒化物の組み合わせ、３）ＳｉＣ、４）３Ｂ族の窒化物とＳｉＣの組み合わせ、又は５）複数種類の３Ｂ族の窒化物とＳｉＣの組み合わせ、であることを特徴とするデバイス。４．請求項第１項または第２項によるデバイスであって、前記第２の材料が唯一の成分として結晶性のＡｌＮを含んでいることを特徴とするデバイス。５．請求項第１項ないし第４項のうちの任意の項によるデバイスであって、前記第１の結晶性材料が前記第２の材料であることを特徴とするデバイス。６．請求項第３項および第５項によるデバイスであって、前記第２の材料がＡｌ_xＢ_(1-x)Ｎであることを特徴とするデバイス。７．請求項第６項によるデバイスであって、ｘが０．９２−０．９８、好ましくは０．９６付近にあることを特徴とするデバイス。８．請求項第７項によるデバイスであって、前記第２の材料中のＢ含有量がＳｉＣ層との界面において４％付近であって、そこから遠ざかる方向に徐々に増大するようになっていることを特徴とするデバイス。９．請求項第１項ないし第８項のうちの任意の項によるデバイスであって、前記パッシベーション層（６）が、少なくとも前記デバイスが阻止状態において電界が高くなる前記デバイスの領域に設けられており、前記パッシベーション層が少なくとも２つの重畳するサブレーヤーを含み、それらのうちの一方（１４、１６）が前記第２の材料でできており、他方（１３、１７）が半絶縁性材料でできていて前記デバイスの前記阻止状態においてそこへ弱いリーク電流が流入ことを許容し、それによって前記領域において電界を平滑化するようになっていることを特徴とするデバイス。１０．請求項第９項によるデバイスであって、前記ＳｉＣ層（１−３）の上に設けられた前記サブレーヤーが半絶縁性材料でできた１つ（１３）であって、さらに前記第２の材料でできた前記サブレーヤー（１４）がその半導体絶縁性材料層の上に配置されていることを特徴とするデバイス。１１．請求項第９項によるデバイスであって、前記第２の材料でできた前記サブレーヤー（１６）が前記ＳｉＣ層（１−３）の上の設けられており、さらに前記半絶縁性材料でできた前記層（１７）が前記第２の材料層の上に配置されていることを特徴とするデバイス。１２．請求項第５項によるデバイスであって、前記パッシベーション層（６）が、少なくともデバイスの阻止状態において電界が高くなる前記デバイスの領域に設けられており、前記第２の材料が低濃度にＮ形ドープされて、前記ＳｉＣ層（１−３）と前記第２の材料でできた前記層（８）との間の前記界面に自由な電荷キャリアとして電子を供給するようになっており、それによって前記デバイスの前記阻止状態において前記界面に弱い電流を作りだし、それによって前記領域における電界を平滑化するようになっていることを特徴とするデバイス。１３．請求項第５項によるデバイスであって、前記パッシベーション層が、少なくとも前記デバイスの阻止状態において電界が高くなる前記デバイスの領域に設けられており、前記第２の材料が低濃度にＰ形ドープされて、前記ＳｉＣ層（１−３）と前記第２の材料の前記層との間の前記界面に自由な電荷キャリアとして正のホールを提供するようになっており、それによって前記デバイスの前記阻止状態において前記界面に弱い電流を作りだし、それによって前記領域における電界を平滑化するようになっていることを特徴とするデバイス。１４．請求項第１項ないし第１３項のうちの任意の項によるデバイスであって、それが少なくとも２つの隣接するＳｉＣ半導体層（１、２）を含み、そのうちの一方がＮ形に、他方がＰ形にドープされており、前記第１の材料の前記パッシベーション層部分が、前記２つのＳｉＣ層間の前記ＰＮ接合の前記ＳｉＣ層の前記端面上に設けられてその両側の端面のパッシベーションを行っていることを特徴とするデバイス。１５．請求項第１項ないし第１４項のうちの任意の項によるデバイスであって、前記パッシベーション層（１６）が少なくとも２つの重畳するサブレーヤーを含み、それらのうちの一方（８、１４、１６）が前記第２の材料でできており、そして他方の外側のサブレーヤー（９、１５、１８）が絶縁性の別の材料でできていることを特徴とするデバイス。１６．請求項第１５項によるデバイスであって、前記外側のサブレーヤー（９、１５、１８）が、前記第２の材料の前記層（８、１４、１６）よりも本質的に厚く作られていることを特徴とするデバイス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 29/861

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくとも１つのＳｉＣ半導体層（１−３）と、前記ＳｉＣ層の端面（１９）の一部分の上にこの端面部分をパッシベーションするために設けられた層（６）とを含む半導体デバイスであって、前記ＳｉＣ層の前記端面部分に最も近い前記パッシベーション層の少なくとも部分（８、１３、１６）が第１の結晶性材料でできており、前記パッシベーション層が第２の材料でできた部分（８、１４、１６）を含み、前記第２の材料がそれを構成する結晶性合金の主成分あるいは唯一の成分として結晶性ＡｌＮを含んでいることを特徴とする半導体デバイス。２．請求項第１項によるデバイスであって、前記第１の材料が、ＳｉＣに対して本質的に格子整合しており、ＳｉＣと本質的に同じ熱膨張係数を有していることを特徴とするデバイス。３．請求項第１項または第２項によるデバイスであって、前記第２の材料が前記合金によって構成されており、それのＡｌＮ以外のその他の１つまたは複数の成分が３Ｂ族の窒化物およびＳｉＣのうちの一方または組み合わせであることを特徴とするデバイス。４．請求項第１項または第２項によるデバイスであって、前記第２の材料が唯一の成分として結晶性のＡｌＮを含んでいることを特徴とするデバイス。５．請求項第１項ないし第４項のうちの任意の項によるデバイスであって、前記第１の結晶性材料が前記第２の材料であることを特徴とするデバイス。６．請求項第３項および第５項によるデバイスであって、前記第２の材料がＡｌ_xＢ_(1-x)Ｎであることを特徴とするデバイス。７．請求項第６項によるデバイスであって、ｘが０．９２−０．９８、好ましくは０．９６付近にあることを特徴とするデバイス。８．請求項第７項によるデバイスであって、前記第２の材料中のＢ含有量がＳｉＣ層との界面において４％付近であって、そこから遠ざかる方向に徐々に増大するようになっていることを特徴とするデバイス。９．請求項第１項ないし第８項のうちの任意の項によるデバイスであって、前記パッシベーション層（６）が、少なくとも前記デバイスが阻止状態において電界が高くなる前記デバイスの領域に設けられており、前記パッシベーション層が少なくとも２つの重畳するサブレーヤーを含み、それらのうちの一方（１４、１６）が前記第２の材料でできており、他方（１３、１７）が半絶縁性材料でできていて前記デバイスの前記阻止状態においてそこへ弱いリーク電流が流入ことを許容し、それによって前記領域において電界を平滑化するようになっていることを特徴とするデバイス。１０．請求項第９項によるデバイスであって、前記ＳｉＣ層（１−３）の上に設けられた前記サブレーヤーが半絶縁性材料でできた１つ（１３）であって、さらに前記第２の材料でできた前記サブレーヤー（１４）がその半導体絶縁性材料層の上に配置されていることを特徴とするデバイス。１１．請求項第９項によるデバイスであって、前記第２の材料でできた前記サブレーヤー（１６）が前記ＳｉＣ層（１−３）の上の設けられており、さらに前記半絶縁性材料でできた前記層（１７）が前記第２の材料層の上に配置されていることを特徴とするデバイス。１２．請求項第５項によるデバイスであって、前記パッシベーション層（６）が、少なくともデバイスの阻止状態において電界が高くなる前記デバイスの領域に設けられており、前記第２の材料が低濃度にＮ形ドープされて、前記ＳｉＣ層（１−３）と前記第２の材料でできた前記層（８）との間の前記界面に自由な電荷キャリアとして電子を供給するようになっており、それによって前記デバイスの前記阻止状態において前記界面に弱い電流を作りだし、それによって前記領域における電界を平滑化するようになっていることを特徴とするデバイス。１３．請求項第５項によるデバイスであって、前記パッシベーション層が、少なくとも前記デバイスの阻止状態において電界が高くなる前記デバイスの領域に設けられており、前記第２の材料が低濃度にＰ形ドープされて、前記ＳｉＣ層（１−３）と前記第２の材料の前記層との間の前記界面に自由な電荷キャリアとして正のホールを提供するようになっており、それによって前記デバイスの前記阻止状態において前記界面に弱い電流を作りだし、それによって前記領域における電界を平滑化するようになっていることを特徴とするデバイス。１４．請求項第１項ないし第１３項のうちの任意の項によるデバイスであって、それが少なくとも２つの隣接するＳｉＣ半導体層（１、２）を含み、そのうちの一方がＮ形に、他方がＰ形にドープされており、前記第１の材料の前記パッシベーション層部分が、前記２つのＳｉＣ層間の前記ＰＮ接合の前記ＳｉＣ層の前記端面上に設けられてその両側の端面のパッシベーションを行っていることを特徴とするデバイス。１５．請求項第１項ないし第１４項のうちの任意の項によるデバイスであって、前記パッシベーション層（１６）が少なくとも２つの重畳するサブレーヤーを含み、それらのうちの一方（８、１４、１６）が前記第２の材料でできており、そして他方の外側のサブレーヤー（９、１５、１８）が絶縁性の別の材料でできていることを特徴とするデバイス。１６．請求項第１５項によるデバイスであって、前記外側のサブレーヤー（９、１５、１８）が、前記第２の材料の前記層（８、１４、１６）よりも本質的に厚く作られていることを特徴とするデバイス。