JPH11340158A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

炭化珪素半導体装置の製造方法

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JPH11340158A
JPH11340158A JP10148538A JP14853898A JPH11340158A JP H11340158 A JPH11340158 A JP H11340158A JP 10148538 A JP10148538 A JP 10148538A JP 14853898 A JP14853898 A JP 14853898A JP H11340158 A JPH11340158 A JP H11340158A
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親夫 木村
Koki Honda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭化珪素のアニール時のイオン注入不純物の
外方拡散を防ぐ。 【解決手段】 イオン注入した部分を、イオン注入不純
物を含む高融点金属化合物の薄膜で被覆してから、アニ
ールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素基板にn
型又はp型の不純物となる原子のイオン注入を行い、そ
の後にアニールにより結晶欠陥と電気的活性化を行って
拡散層を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】炭化珪素(SiC:シリコンカーバイド)
は、禁制帯幅が約3eVと広く、またシリコンに比べて約
3倍の熱伝導度、約2倍の飽和電子ドリフト速度を有す
ることから、絶縁破壊電圧はシリコンに比べて10倍程
度も高く、動作可能温度は500℃に達するので、耐環境
(例えば放射線)用デバイス、高温動作デバイス、大電
力デバイス等のように厳しい環境下で動作させようとす
る半導体デバイス材料として期待されている。
【0003】この炭化珪素への不純物のイオン注入に関
しては、n型としては窒素、隣等が、またp型としては
アルミニウムや硼素等が用いられる。これら炭化珪素へ
の不純物の導入方法に関しては、Proceeding of the IE
EE.Vol.79 No5 May 1991 P677において、Robert.F.Davi
sらにより詳細が報告されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで炭化珪素は、
結晶欠陥の回復とイオン注入した不純物の電気的活性化
のためには、熱的に安定であることが逆に災いして、1,
500℃〜1,700℃という非常に高い温度で、且つ長時間行
う熱処理(アニール)が必要となる。
【0005】しかし、このように高温で長時間のアニー
ルを行うと、炭化珪素基板内にイオン注入した不純物が
外方拡散してしまい、初期の不純物濃度を得ることがで
きなくなるという問題があった。
【0006】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、イオン注入した不純物の外方拡
散を防ぎ、初期の不純物濃度のままでその不純物の活性
化が行われるようにした炭化珪素半導体装置の製造方法
を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の発明の製造方法は、炭化珪素基板の所定の領域
にn型又はp型不純物となる原子のイオン注入を行い、
該不純物のイオン注入を行った領域の一部又は全面を、
少なくともイオン注入した不純物原子を含んだ高融点金
属化合物で構成された第1の薄膜により被覆し、その後
アニールするようにした。
【0008】第2の発明は、第1の発明において、前記
p型不純物として硼素を注入し、前記第1の薄膜として
硼化タングステン又は硼化モリブデンを使用した。
【0009】第3の発明は、第1の発明において、前記
n型不純物として窒素を注入し、前記第1の薄膜として
窒化タングステン又は窒化モリブデンを使用した。
【0010】第4の発明は、第1の発明において、前記
n型不純物として隣を注入し、前記第1の薄膜として隣
化タングステン又は隣化モリブデンを使用した。
【0011】第5の発明は、第1乃至第4の発明におい
て、前記第1の薄膜を、少なくともイオン注入した不純
物原子を含んだランタン化合物の薄膜に置換した。
【0012】第6の発明は、第1乃至第5の発明におい
て、前記第1の薄膜の上に、炭化タングステン又は炭化
モリブデンからなる第2の薄膜を積層し、その後にアニ
ールするようにした。
【0013】第7の発明は、第1、2、5、又は第6の
発明において、前記第1の薄膜として高融点金属硼化物
を使用するとき、該高融点金属硼化物ターゲットをジボ
ラン雰囲気中でスパッタすることにより、前記第1の薄
膜を形成するようにした。
【0014】
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]図1は本発
明の第1の実施の形態の製造方法の説明図である。ま
ず、炭化珪素基板1にp型不純物としての硼素イオン2
のイオン注入を行い(図1の(a))、硼素インプラ領域
3を形成する(図1の(b))。次に、基板1の表面に硼
化タングステン薄膜4をCVD(Chemical Vapor Depos
ition)或いはPVD(Physical Vapor Deposition)に
より形成する(図1の(c))。この後1,500℃〜1,700℃の
高温でアニールを行って、注入した硼素を活性化させ
る。これにより、結晶欠陥の回復と電気的活性化が行わ
れる。
【0015】以上により、硼素インプラ領域3に、p型
の所定濃度の拡散領域が作成されるので、これを例え
ば、抵抗素子として、或いはトランジスタ素子ではドレ
インやソースとして、或いは他の動作領域として構成す
ることができる。薄膜4はその後必要に応じて除去す
る。
【0016】炭化珪素基板1では、不純物のイオン注入
を行ってそのまま何も被覆しないで高温で熱処理を行う
と、注入した不純物が外方拡散してしまうが、ここでは
イオン注入した領域3の表面を、そのイオン注入した不
純物原子を含む高融点金属化合物で構成された薄膜4で
被覆してからアニールするので、不純物の外方拡散を防
ぐことができる。
【0017】しかも、高温でのアニールの際に不純物原
子を含んだ高融点金属化合物の薄膜4から炭化珪素基板
1の側に不純物(硼素)の拡散が生じ、そのドーピング
濃度をより高くすることが可能となる。
【0018】また、注入した不純物を組成にもつ高融点
金属化合物の薄膜4と炭化珪素基板1とでは、熱膨張係
数の差が小さいため、薄膜4の剥離や亀裂が生じにく
い。
【0019】[第2の実施の形態]図2は本発明の第2
の実施の形態の製造方法の説明図である。まず、炭化珪
素基板1にn型不純物としての窒素イオン5のイオン注
入を行い(図2の(a))、窒素インプラ領域6を形成す
る(図2の(b))。次に、基板1の表面に窒化タングス
テン薄膜7をCVD或いはPVDにより形成する(図2
の(c))。さらに、薄膜7の表面に炭化タングステンの
薄膜8を同様にCVD又はPVDにより形成する(図2
の(d))。この後1,500℃〜1,700℃の高温でアニールを
行って、注入した窒素を活性化させる。
【0020】この実施の形態では、第1の実施の形態と
同様に、炭化珪素基板1にイオン注入した窒素がアニー
ル時に外方拡散することを防止することができる。さら
に、高融点金属化合物として窒化タングステンの薄膜7
を使用するので、高温アニール時にその薄膜7から分解
された窒素が外方拡散することがあるが、ここでは、こ
の薄膜7の上面に炭化タングステンの薄膜8を積層して
いるので、その外方拡散を防ぐことができる。
【0021】炭化タングステンの薄膜8の役割は、窒化
タングステンの融点が低く、高温で酸素と反応すること
から、酸化を防ぐ保護膜としても働く。窒化タングステ
ンの薄膜7から分解された窒素により発生する窒素の圧
力が平衡蒸気圧を越えると窒化タングステンの継続的分
解が抑止されて、安定な拡散の確保と良好なオーム性接
触を可能にする。タングステンは原子半径が大きいため
に、炭化珪素基板1中への拡散は無視できるほどに小さ
いので、窒化タングステンの状態で窒素の拡散源として
有効に働く。
【0022】[その他の実施の形態]なお、炭化珪素基
板1にn型の拡散層を形成するときは、イオン注入する
不純物として隣を使用することもでき、このときは薄膜
7に代えて隣化タングステンの薄膜を使用する。また、
高融点金属としてはモリブデンを使用することもでき、
このときは薄膜4に代えて硼化モリブデンの薄膜を使用
し、薄膜7に代えて窒化モリブデン又は隣化モリブデン
の薄膜を使用し、薄膜8はそのまま又はこれに代えて炭
化モリブデンの薄膜を使用する。また、薄膜4、7に代
えて、イオン注入した不純物を含むランタン化合物(硼
化ランタン、窒化ランタン、隣化ランタン等)で構成さ
れた薄膜を使用することもできる。特に、硼化ランタン
は融点が約2,400℃と高く安定な物質であるので、外方
拡散を防ぐ効果が大きい。さらに、薄膜8のように2層
目の薄膜はn型不純物をイオン注入して拡散層を形成す
る場合について説明したが、p型不純物をイオン注入し
て拡散層を形成する場合にも使用することができる。
【0023】また、上記の1層目の薄膜4,7として高
融点金属硼化物を使用するときは、その高融点金属硼化
物ターゲットをジボラン(B26)雰囲気中でスパッタ
することにより、そのターゲット材の硼素濃度以上の高
融点金属硼化物の薄膜を形成することができる。この条
件で形成した高融点金属硼化物の薄膜により、より高濃
度の拡散を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】以上から本発明によれば、イオン注入す
る不純物と同じ不純物を含む薄膜によりイオン注入した
部分を被覆してアニールするので、アニール時の不純物
の外方拡散を防止して所望の不純物濃度を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態の製造方法の説明図であ
る。
【図2】 第2の実施の形態の製造方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
1:炭化珪素基板、2:硼素イオン、3:硼素インプラ
領域、4:硼化タングステンの薄膜、5:窒素イオン、
6:窒素インプラ領域、7:窒化タングステンの薄膜、
8:炭化タングステンの薄膜。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化珪素基板の所定の領域にn型又はp型
    不純物となる原子のイオン注入を行い、該不純物のイオ
    ン注入を行った領域の一部又は全面を、少なくともイオ
    ン注入した不純物原子を含んだ高融点金属化合物で構成
    された第1の薄膜により被覆し、その後アニールするこ
    とを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記p型不純物として硼素を注入し、前記
    第1の薄膜として硼化タングステン又は硼化モリブデン
    を使用したことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素
    半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記n型不純物として窒素を注入し、前記
    第1の薄膜として窒化タングステン又は窒化モリブデン
    を使用したことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素
    半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記n型不純物として隣を注入し、前記第
    1の薄膜として隣化タングステン又は隣化モリブデンを
    使用したことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半
    導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記第1の薄膜を、少なくともイオン注入
    した不純物原子を含んだランタン化合物の薄膜に置換し
    たことを特徴とする請求項1乃至4に記載の炭化珪素半
    導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】前記第1の薄膜の上に、炭化タングステン
    又は炭化モリブデンからなる第2の薄膜を積層し、その
    後にアニールすることを特徴とする請求項1乃至5に記
    載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】前記第1の薄膜として高融点金属硼化物を
    使用するとき、該高融点金属硼化物ターゲットをジボラ
    ン雰囲気中でスパッタすることにより、前記第1の薄膜
    を形成することを特徴とする請求項第1、2、5、又は
    6に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
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