JPS6347983A - 炭化珪素電界効果トランジスタ - Google Patents
炭化珪素電界効果トランジスタInfo
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-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/147—Semiconductor insulating substrates
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は炭化珪素(SiC)電界効果トランジスタ(F
ET)の構造に関するものである。
ET)の構造に関するものである。
〈従来技術〉
珪素(Si )半導体を初めとして、砒化ガリウム(G
aAs)やリン化ガリウム(GaP)等の化合物半導体
材料を用いたダイオード、トランジスタ。
aAs)やリン化ガリウム(GaP)等の化合物半導体
材料を用いたダイオード、トランジスタ。
IC,LS1.発光ダイオード、半導体レーザ。
COD等の半導体素子がエレクトロニクスの各種分野で
広く実用に供せられている。一方、炭化珪素半導体はこ
れらの半導体材料に比べて禁制帯幅が広(’(2,2〜
3,3eV) また熱的、化学的及び機械的に極めて
安定で、放射線損傷にも強いという特徴をもっている。
広く実用に供せられている。一方、炭化珪素半導体はこ
れらの半導体材料に比べて禁制帯幅が広(’(2,2〜
3,3eV) また熱的、化学的及び機械的に極めて
安定で、放射線損傷にも強いという特徴をもっている。
従って、炭化珪素を用いた半導体素子は他の半導体材料
を用いた素子では使用困難な高温、大電力、放射線照射
等の荷酷な条件で使用することができ、高い信頼性と安
定性を呈する素子として広範な分野での応用が期待され
る0 このように炭化珪素半導体素子は広範な応用分野が期待
されながら未だ実用化が阻まれている原因は、生産性を
考慮した工業的規模での量産に必要となる高品質で大面
積の炭化珪素単結晶を得るための結晶成長技術の確立が
遅れていることにある。従来、研究室規模で、昇華再結
晶法(レーリー法とも称される)等によ)成長させた炭
化珪素単結晶を用いであるいはこの単結晶上に気相成長
法や液相成長法でエピタキシャル成長させた炭化珪素単
結晶膜を用いてダイオードやトランジスタの製作が試み
られている。この技術は R,B、Campbell and H,−C−Ch
ang。
を用いた素子では使用困難な高温、大電力、放射線照射
等の荷酷な条件で使用することができ、高い信頼性と安
定性を呈する素子として広範な分野での応用が期待され
る0 このように炭化珪素半導体素子は広範な応用分野が期待
されながら未だ実用化が阻まれている原因は、生産性を
考慮した工業的規模での量産に必要となる高品質で大面
積の炭化珪素単結晶を得るための結晶成長技術の確立が
遅れていることにある。従来、研究室規模で、昇華再結
晶法(レーリー法とも称される)等によ)成長させた炭
化珪素単結晶を用いであるいはこの単結晶上に気相成長
法や液相成長法でエピタキシャル成長させた炭化珪素単
結晶膜を用いてダイオードやトランジスタの製作が試み
られている。この技術は R,B、Campbell and H,−C−Ch
ang。
’5ilicon Carbide Junctio
n Devices”。
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in ’5err:1conductors an
d Sernimetals”。
d Sernimetals”。
eds、R,に、Wiilardson and
A−C,Beer(Academic Press、
New York、1971)vo17.Pa5t
B Chap 9. P625−P2S5に記
載されている。しかしながらこれによって作製された単
結晶は小面積のものしか得られず、また、寸法、形状を
制御することが困難であり、炭化珪素結晶(で存在する
結晶多形の制御及び不純物濃度の制御も容易で々く、従
ってこれらの炭化珪素単結晶を用いて半導体素子を製造
する技術は工業的規模での実用的製造方法にはほど遠い
。
A−C,Beer(Academic Press、
New York、1971)vo17.Pa5t
B Chap 9. P625−P2S5に記
載されている。しかしながらこれによって作製された単
結晶は小面積のものしか得られず、また、寸法、形状を
制御することが困難であり、炭化珪素結晶(で存在する
結晶多形の制御及び不純物濃度の制御も容易で々く、従
ってこれらの炭化珪素単結晶を用いて半導体素子を製造
する技術は工業的規模での実用的製造方法にはほど遠い
。
最近、本発明者らは、珪素単結晶基板上に気相成長法(
CVD法)で良質の大面積炭化珪素単結晶を成長させる
方法を確立し、特願昭58−76842号にて山頂して
いる。この方法は珪素単結晶基板上に低温CVD1去で
炭化珪素薄膜を形成した後昇温しでCVD法で炭化珪素
単結晶を成長させる技術であり、安価で入手の容易な珪
素単結晶基板を用いて結晶多形、不純物濃度1寸法。
CVD法)で良質の大面積炭化珪素単結晶を成長させる
方法を確立し、特願昭58−76842号にて山頂して
いる。この方法は珪素単結晶基板上に低温CVD1去で
炭化珪素薄膜を形成した後昇温しでCVD法で炭化珪素
単結晶を成長させる技術であり、安価で入手の容易な珪
素単結晶基板を用いて結晶多形、不純物濃度1寸法。
形状等がfa制御された大面積で高品質の炭化珪素単結
晶膜を供給することができるとともに量産形態にも適し
、高い生産性が期待される製造方法である。さらに、上
記発明により可能となった珪素基板上の炭化珪素膜を用
いてダイオード、トランジスタを初めとする各種半導体
素子を製作する方法についても特許出願がなされている
(特願昭58−246511号、同58−249981
号、同58−252157号)。
晶膜を供給することができるとともに量産形態にも適し
、高い生産性が期待される製造方法である。さらに、上
記発明により可能となった珪素基板上の炭化珪素膜を用
いてダイオード、トランジスタを初めとする各種半導体
素子を製作する方法についても特許出願がなされている
(特願昭58−246511号、同58−249981
号、同58−252157号)。
従来、これら炭化珪素を用いた電界効果トランジスタに
おいては、チャネル層となる炭化珪素塩結晶層はこれと
伝導型を異(・でする(チャネル層がn型ならp型の、
チャネル層がp型ならn型の)炭化珪素単結晶上に形成
してp−n接合により電気的に分離する構造が用いられ
ていた。しかしながら、このような構造の素子では結晶
に欠陥等が含まれて、p−n接合に逆バイアス電圧を印
加した場合に漏れ電流が流れ完全に電気的に分離するこ
とが困難であり、良好なトランジスタ特性を得ることは
ほとんど不可能であった。
おいては、チャネル層となる炭化珪素塩結晶層はこれと
伝導型を異(・でする(チャネル層がn型ならp型の、
チャネル層がp型ならn型の)炭化珪素単結晶上に形成
してp−n接合により電気的に分離する構造が用いられ
ていた。しかしながら、このような構造の素子では結晶
に欠陥等が含まれて、p−n接合に逆バイアス電圧を印
加した場合に漏れ電流が流れ完全に電気的に分離するこ
とが困難であり、良好なトランジスタ特性を得ることは
ほとんど不可能であった。
〈発明の目的〉
本発明は上述の間頂点に鑑み、ホウ素(B)を添加した
半絶縁性の高抵抗炭化珪素単結晶上にチャネル層を形成
して電気的分離を行なうものである。
半絶縁性の高抵抗炭化珪素単結晶上にチャネル層を形成
して電気的分離を行なうものである。
以下にショットキーゲート電界効果トランジスタとp
−n接合電界効果トランジスタを実施例として説明する
が、絶縁ゲート型などの他の構造の電界効果トランジス
タであっても良い。
−n接合電界効果トランジスタを実施例として説明する
が、絶縁ゲート型などの他の構造の電界効果トランジス
タであっても良い。
〈実施例〉
(1) ショットキーゲート電界効果トランジスタ第
1ノは本発明の1実施例を示す炭化珪素トランジスタの
構成図である。珪素単結晶基板1上にホウ素を添加した
高抵抗炭化珪素単結晶層2(抵抗率10001以上)を
CVD法で厚さ杓5μm堆、潰し、高抵抗炭化珪素単結
晶層2上にチャネル層として厚さ約0.5μmのノンド
ープn型炭化珪素単、結晶膜3をCVD法で重畳形成す
る。次にチャネル層3上にオーミックな極となるニッケ
ル(Ni)を蒸着し、一対のソース′ミ15及びドレイ
ン電極6としてパターン化する0 さらにショットキー電極の金(Au)をソース電極5と
ドレイン電極6間にゲート1槙7として蒸着し、ショッ
トキーゲート型電界効果トランジスターとする。ソース
電極5に電流を供給し、ドレイン電極6でこの電流を取
り出す場合ソース電極5とドレイン電極6間のチャネル
層3領域に流れる電流はゲート電極7に印加される電圧
で制御することができ、トランジスタ特性が得られる。
1ノは本発明の1実施例を示す炭化珪素トランジスタの
構成図である。珪素単結晶基板1上にホウ素を添加した
高抵抗炭化珪素単結晶層2(抵抗率10001以上)を
CVD法で厚さ杓5μm堆、潰し、高抵抗炭化珪素単結
晶層2上にチャネル層として厚さ約0.5μmのノンド
ープn型炭化珪素単、結晶膜3をCVD法で重畳形成す
る。次にチャネル層3上にオーミックな極となるニッケ
ル(Ni)を蒸着し、一対のソース′ミ15及びドレイ
ン電極6としてパターン化する0 さらにショットキー電極の金(Au)をソース電極5と
ドレイン電極6間にゲート1槙7として蒸着し、ショッ
トキーゲート型電界効果トランジスターとする。ソース
電極5に電流を供給し、ドレイン電極6でこの電流を取
り出す場合ソース電極5とドレイン電極6間のチャネル
層3領域に流れる電流はゲート電極7に印加される電圧
で制御することができ、トランジスタ特性が得られる。
尚、CVD法によりホウ素を添加した高抵抗炭化珪素単
結晶膜を製造する方法については特願昭59 1206
11号にて出願されている。
結晶膜を製造する方法については特願昭59 1206
11号にて出願されている。
(2)p−n接合電界効果トランジスタ第2図は本発明
の他の実施例を示す炭化珪素トランジスタの構成図であ
る。珪素単結晶基板1上にホウ素を添加した高抵抗炭化
珪素単結晶7層2(抵抗ぶ100G1以上)を第1図同
様CVD法で厚さ約5μm堆積し、高抵抗炭化珪素単1
詰晶2上ンてチャネル層として厚さ約0.5μmのノン
ドープn型炭化珪素足結晶漢3をCVD法で重畳形成す
る。更にアルミニウムを添加したp型炭化珪素単結晶膜
4を同様にCVD法で厚さ約3メm重畳形成する。
の他の実施例を示す炭化珪素トランジスタの構成図であ
る。珪素単結晶基板1上にホウ素を添加した高抵抗炭化
珪素単結晶7層2(抵抗ぶ100G1以上)を第1図同
様CVD法で厚さ約5μm堆積し、高抵抗炭化珪素単1
詰晶2上ンてチャネル層として厚さ約0.5μmのノン
ドープn型炭化珪素足結晶漢3をCVD法で重畳形成す
る。更にアルミニウムを添加したp型炭化珪素単結晶膜
4を同様にCVD法で厚さ約3メm重畳形成する。
次に、p型炭化珪素単結晶膜4の両側部を除去して、n
型炭化珪素単結晶膜3を露呈させこの上にオーミック電
極としてニッケルを蒸着し、一対のソース電極5及びド
レイン1甑6としてパターン化する。またp型炭化珪素
単結晶膜4のオーミック電極となるアルミニウムーシリ
コンCAf−8i) をゲート電極8として蒸着する
。
型炭化珪素単結晶膜3を露呈させこの上にオーミック電
極としてニッケルを蒸着し、一対のソース電極5及びド
レイン1甑6としてパターン化する。またp型炭化珪素
単結晶膜4のオーミック電極となるアルミニウムーシリ
コンCAf−8i) をゲート電極8として蒸着する
。
ソース電極5とドレイン電極6間のチャネル層3に流れ
る電流を第1図同様ゲート電極8に印加する電圧で制御
することができ、トランジスタ特性が得られる。
る電流を第1図同様ゲート電極8に印加する電圧で制御
することができ、トランジスタ特性が得られる。
〈発明の効果〉
本発明によれば、炭化珪素単結晶膜を用いた電界効果ト
ランジスタの特性を大傷に改善することができ、珪素な
どの他の半導体にはない優れた特徴をもつ炭化珪素半導
体の広範な応用分野の開拓に貢献する。
ランジスタの特性を大傷に改善することができ、珪素な
どの他の半導体にはない優れた特徴をもつ炭化珪素半導
体の広範な応用分野の開拓に貢献する。
第1図(ショットキーゲート電界効果トランジスター)
及び第2図(p n接合電界効果トランジスター)は
それぞれ本発明の詳細な説明する断面図である。 1・・・珪素単結晶基板 2・・・高抵抗炭化珪素単結晶膜 3・・・n型炭化珪素単結晶膜 4・・・p型炭化珪素単結晶膜 5・・・ソース電極 6・・・ドレイン電極
及び第2図(p n接合電界効果トランジスター)は
それぞれ本発明の詳細な説明する断面図である。 1・・・珪素単結晶基板 2・・・高抵抗炭化珪素単結晶膜 3・・・n型炭化珪素単結晶膜 4・・・p型炭化珪素単結晶膜 5・・・ソース電極 6・・・ドレイン電極
Claims (1)
- 1、ホウ素を添加した高抵抗炭化珪素上にチャネル層と
なる炭化珪素層が形成されて成ることを特徴とする炭化
珪素電界効果トランジスタ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61193158A JPS6347983A (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
DE19873727019 DE3727019A1 (de) | 1986-08-18 | 1987-08-13 | Halbleiterbauelement |
US07/086,490 US4897710A (en) | 1986-08-18 | 1987-08-18 | Semiconductor device |
US07/764,954 US5229625A (en) | 1986-08-18 | 1991-09-25 | Schottky barrier gate type field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61193158A JPS6347983A (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6347983A true JPS6347983A (ja) | 1988-02-29 |
Family
ID=16303247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61193158A Pending JPS6347983A (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4897710A (ja) |
JP (1) | JPS6347983A (ja) |
DE (1) | DE3727019A1 (ja) |
Cited By (14)
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---|---|---|---|---|
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US5719409A (en) * | 1996-06-06 | 1998-02-17 | Cree Research, Inc. | Silicon carbide metal-insulator semiconductor field effect transistor |
US5969378A (en) * | 1997-06-12 | 1999-10-19 | Cree Research, Inc. | Latch-up free power UMOS-bipolar transistor |
US6121633A (en) * | 1997-06-12 | 2000-09-19 | Cree Research, Inc. | Latch-up free power MOS-bipolar transistor |
US6344663B1 (en) | 1992-06-05 | 2002-02-05 | Cree, Inc. | Silicon carbide CMOS devices |
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US7348612B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-03-25 | Cree, Inc. | Metal-semiconductor field effect transistors (MESFETs) having drains coupled to the substrate and methods of fabricating the same |
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