JPH10189967A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPH10189967A
JPH10189967A JP8357587A JP35758796A JPH10189967A JP H10189967 A JPH10189967 A JP H10189967A JP 8357587 A JP8357587 A JP 8357587A JP 35758796 A JP35758796 A JP 35758796A JP H10189967 A JPH10189967 A JP H10189967A
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silicon carbide
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Tadao Takano
忠夫 高野
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SiC基板に対して拡散法を用いることな
く、エピタキシャル成長技術により不純物層を形成し、
また、各工程とも可能な限り従来の製造技術を利用して
MIS FET等を製作する。 【解決手段】 SiC基板の一方の主面上に、第1のエ
ピタキシャル層11を形成する工程と、エピタキシャル
層11上に選択的にレジスト膜12を形成する工程と、
次いで、レジスト膜12をマスクとして第1のエピタキ
シャル層11の厚さの途中までドライエッチングし、凹
部13を形成する工程と、次いで、凹部13及び第1の
エピタキシャル層11上に第2のエピタキシャル層14
を形成し、さらにその上に第3のエピタキシャル層15
を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板として
炭化珪素(SiC)基板(以下、SiC基板と略記す
る。)を使用した電界効果トランジスタ、特にMIS
FETの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】SiC基板を使用した電界効果トランジ
スタ、ここではMIS FETの概略構造を図3に示
す。図3において、P型SiC基板1上にN↑−層2、
このN↑−層2上にN↑+層3が形成され、このN↑+
層3からN↑−層2まで突き抜けるように凹部4が形成
されている。上記の凹部4内にはゲート絶縁膜5Aを介
してゲート電極5が形成され、このゲート電極5を挟ん
で横方向にソース領域6とドレイン領域7が形成されて
いる。上記ような構造のMIS FETにおいて、現況
では製法上の制約からゲート長Lcが長く、チャネル幅
Ldが小さくなっている。
【0003】一方、上記のような構造のMIS FET
を製作するに当たり、仮にイオン注入工程を採用して2
重拡散構造を形成しようとすると、図2に示すような工
程を経ることになる。すなわち、図2の(a)におい
て、N型SiC基板1の所定の部位にマスク2Aを施
し、このマスク2Aの除去部分3に対してP型不純物の
イオン注入4Aを行う。次に、同図(b)に示すように
マスク2Aを除去した後、所定時間アニールを行ってP
型拡散層5を形成する。
【0004】次に、同図(c)に示すように所定の部位
に再度マスク2Bを施した後、N型不純物をイオン注入
4Bする。その後、上記と同様にマスク2Bを除去した
後、所定時間アニールしてN型拡散層6を形成する。次
に、同図(d)に示すように公知のフォトリソグラフィ
技術を用い、ゲート絶縁膜7A及びゲート電極7を形成
する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】SiC基板を使用した
図3のような構造のMIS FETを、上記のような2
重拡散法により形成することにすると、次のような解決
すべき課題が生じる。 フォトリソグラフィ技術による微細化の負担が大き
く、そのため特性のバラツキが大きくなり、素子の一部
しか作動しない場合が生じる。 SiC基板に対して拡散法では、P型拡散層5やN型
拡散層6の深さを深くすることが困難であり、結局N型
拡散層6やゲート部の抵抗を大きくしてしまい現実的な
方法とは言えない。
【0006】
【発明の目的】本発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、SiC基板に対してイオン注入後
の活性率の悪い2重拡散法を用いることなく、現状で現
実的なエピタキシャル成長技術により所定の不純物層を
形成し、また、その他の各工程とも可能な限り従来の製
造技術を利用して製作するようにして高特性で安価な電
界効果トランジスタを得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの製造方法は、一方導電型炭化珪素基板の一方の
主面上に、一方導電型炭化珪素の第1のエピタキシャル
層を形成する工程と、前記第1のエピタキシャル層上に
選択的にレジスト膜を形成する工程と、次いで、前記レ
ジスト膜をマスクとして第1のエピタキシャル層の厚さ
の途中までドライエッチングし、凹部を形成する工程
と、次いで、上記凹部及び前記第1のエピタキシャル層
上に他方導電型炭化珪素の第2のエピタキシャル層を形
成し、さらにその上に一方導電型炭化珪素の第3のエピ
タキシャル層を形成する工程と、次いで、上記炭化珪素
基板の一方の主面を研磨して前記凹部上面に前記第2、
第3のエピタキシャル層を露出させる工程と、前記第
2、第3のエピタキシャル層上及び前記第1のエピタキ
シャル層上にゲート絶縁膜とゲート電極とを形成すると
共に、前記凹部内の第3のエピタキシャル層上にソース
電極、上記炭化珪素基板の他方の主面にドレイン電極を
形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
1を参照して説明する。図1(a)に示すように、一方
導電型、例えばN↑+型のSiC基板10の主面上に、
N型SiCの第1のエピタキシャル層11を形成する。
次に、同図(b)に示すように、前記第1のエピタキシ
ャル層11上に選択的にレジスト膜12を形成する。次
いで、同図(c)に示すように、上記レジスト膜12を
マスクとして第1のエピタキシャル層11の厚さの途中
までドライエッチングし、凹部13を形成する。なお、
上記のドライエッチングの方法としては、RIEエッチ
ング、スパッタエッチング、あるいは若干の技術的課題
は残るが、イオンビームエッチング等が利用可能であ
る。さらに、完全結晶面を得る目的で高温ガスによるエ
ッチングを併用することも良く知られている。
【0009】次いで、同図(d)に示すように上記凹部
13及び前記第1のエピタキシャル層11上に所定不純
物濃度のP型SiCの第2のエピタキシャル層14を形
成し、さらにその上にN↑+型SiCの第3のエピタキ
シャル層15を形成する。次いで、同図(e)に示すよ
うに上記SiC基板10の一方の主面をダイヤモンド等
を使用して研磨し、前記凹部上面131に前記第2、第
3のエピタキシャル層14,15を露出させる。また、
前記第2、第3のエピタキシャル層14,15上及び前
記第1のエピタキシャル層11上にゲート絶縁膜16と
ゲート電極17とを形成すると共に、前記凹部13内の
第3のエピタキシャル層15上にソース電極18、上記
SiC基板10の他方の主面にドレイン電極19を形成
する。なお、図中、20は上記構造により形成されたチ
ャネル部である。
【0010】以上の方法によれば、従来法に比較して概
略次のような利点がある。 拡散法によらず、また、特別新しい技術を用いずに所
定の構造のMIS FET等を安価製作することができ
る。 超微細なフォトレジスト工程によらず、比較的均一で
短いチャネル部20を横方向に形成することができる。 横方向電流の流れに有利な第3のエピタキシャル層1
5や深い構造で耐圧の出し易い第2のエピタキシャル層
14を容易に形成することができる。 横型FET等に比べ、特に大電流型の電界効果トラン
ジスタの製造に適している。
【0011】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば、SiC基板に対してイオン注入後の活性率の悪い2
重拡散法を用いることなく、エピタキシャル成長技術に
より所定の不純物層を形成し、また、各工程とも可能な
限り従来の製造技術を利用して製作するようにしたの
で、高特性で安価な電界効果トランジスタが容易に得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を説明するための工程図であ
る。
【図2】従来の製造方法を説明するための工程図であ
る。
【図3】SiC基板を使用した従来のMIS FETの
概略構造を示す断面図である。
【符号の説明】
10 SiC基板 11 第1のエピタキシャル層 12 レジスト膜 13 凹部 14 第2のエピタキシャル層 15 第3のエピタキシャル層 16 ゲート絶縁膜 17 ゲート電極 18 ソース電極 19 ドレイン電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年3月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】SiC基板を使用した電界効果トランジ
スタ、ここではMIS FETの概略構造を図10に示
す。図10において、P型SiC基板1上にN↑−層2
上にN↑+層3が形成され、このN↑+層3からN↑−
層2まで突き抜けるように凹部4が形成されている。上
記の凹部4内にはゲート絶縁膜5Aを介してゲート電極
5が形成され、このゲート電極5を挟んで横方向にソー
ス領域6とドレイン領域7が形成されている。上記よう
な構造のMIS FETにおいて、現況では製法上の制
約からゲート長Lcが長く、チャネル幅Ldが小さくな
っている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】一方、上記のような構造のMIS FET
を製作するに当たり、仮にイオン注入工程を採用して2
重拡散構造を形成しようとすると、図6〜図9に示すよ
うな工程を経ることになる。すなわち、図6において、
N型SiC基板1の所定の部位にマスク2Aを施し、こ
のマスク2Aの除去部分3に対してP型不純物のイオン
注入4Aを行う。次に、図7に示すようにマスク2Aを
除去した後、所定時間アニールを行ってP型拡散層5を
形成する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】次に、図8に示すように所定の部位に再度
マスク2Bを施した後、N型不純物をイオン注入4Bす
る。その後、上記と同様にマスク2Bを除去した後、所
定時間アニールしてN型拡散層6を形成する。次に、図
9に示すように公知のフォトリソグラフィ技術を用い、
ゲート絶縁膜7A及びゲート電極7を形成する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】SiC基板を使用した
図10のような構造のMIS FETを、上記のような
2重拡散法により形成することにすると、次のような解
決すべき課題が生じる。 フォトリソグラフィ技術による微細化の負担が大き
く、そのため特性のバラツキが大きくなり、素子の一部
しか作動しない場合が生じる。 SiC基板に対して拡散法では、P型拡散層5やN型
拡散層6の深さを深くすることが困難であり、結局N型
拡散層6やゲート部の抵抗を大きくしてしまい現実的な
方法とは言えない。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
1〜図5を参照して説明する。図1に示すように、一方
導電型、例えばN↑+型のSiC基板10の主面上に、
N型SiCの第1のエピタキシャル層11を形成する。
次に、図2に示すように、前記第1のエピタキシャル層
11上に選択的にレジスト膜12を形成する。次いで、
図3に示すように、上記レジスト膜12をマスクとして
第1のエピタキシャル層11の厚さの途中までドライエ
ッチングし、凹部13を形成する。なお、上記のドライ
エッチングの方法としては、RIEエッチング、スパッ
タエッチング、あるいは若干の技術的課題は残るが、イ
オンビームエッチング等が利用可能である。さらに、完
全結晶面を得る目的で高温ガスによるエッチングを併用
することも良く知られている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】次いで、図4に示すように上記凹部13及
び前記第1のエピタキシャル層11上に所定不純物濃度
のP型SiCの第2のエピタキシャル層14を形成し、
さらにその上にN↑+型SiCの第3のエピタキシャル
層15を形成する。次いで、図5に示すように上記Si
C基板10の一方の主面をダイヤモンド等を使用して研
磨し、前記凹部上面131に前記第2、第3のエピタキ
シャル層14,15を露出させる。また、前記第2、第
3のエピタキシャル層14,15上及び前記第1のエピ
タキシャル層11上にゲート絶縁膜16とゲート電極1
7とを形成すると共に、前記凹部13内の第3のエピタ
キシャル層15上にソース電極18、上記SiC基板1
0の他方の主面にドレイン電極19を形成する。なお、
図中、20は上記構造により形成されたチャネル部であ
る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を説明するための第1の工程
を示す説明図である。
【図2】本発明の製造方法を説明するための第2の工程
を示す説明図である。
【図3】本発明の製造方法を説明するための第3の工程
を示す説明図である。
【図4】本発明の製造方法を説明するための第4の工程
を示す説明図である。
【図5】本発明の製造方法を説明するための第5の工程
を示す説明図である。
【図6】従来の製造方法を説明するための第1の工程を
示す説明図である。
【図7】従来の製造方法を説明するための第2の工程を
示す説明図である。
【図8】従来の製造方法を説明するための第3の工程を
示す説明図である。
【図9】従来の製造方法を説明するための第4の工程を
示す説明図である。
【図10】SiC基板を使用した従来のMIS FET
の概略構造を示す断面図である。
【符号の説明】 10 SiC基板 11 第1のエピタキシャル層 12 レジスト膜 13 凹部 14 第2のエピタキシャル層 15 第3のエピタキシャル層 16 ゲート絶縁膜 17 ゲート電極 18 ソース電極 19 ドレイン電極
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図 1】
【図 2】
【図 3】
【図 4】
【図 5】
【図 6】
【図 7】
【図 8】
【図 9】
【図 10】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方導電型炭化珪素基板の一方の主面上
    に、一方導電型炭化珪素の第1のエピタキシャル層を形
    成する工程と、 前記第1のエピタキシャル層上に選択的にレジスト膜を
    形成する工程と、 次いで、前記レジスト膜をマスクとして第1のエピタキ
    シャル層の厚さの途中までドライエッチングし、凹部を
    形成する工程と、 次いで、上記凹部及び前記第1のエピタキシャル層上に
    他方導電型炭化珪素の第2のエピタキシャル層を形成
    し、さらにその上に一方導電型炭化珪素の第3のエピタ
    キシャル層を形成する工程と、 次いで、上記炭化珪素基板の一方の主面を研磨して前記
    凹部上面に前記第2、第3のエピタキシャル層を露出さ
    せる工程と、 前記第2、第3のエピタキシャル層上及び前記第1のエ
    ピタキシャル層上にゲート絶縁膜とゲート電極とを形成
    すると共に、前記凹部内の第3のエピタキシャル層上に
    ソース電極、上記炭化珪素基板の他方の主面にドレイン
    電極を形成する工程と、 を含むことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記一方導電型はN型であり、他方導電
    型はP型であることを特徴とする請求項1に記載の電界
    効果トランジスタの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008227486A (ja) * 2007-02-28 2008-09-25 Cree Inc 炭化シリコン自己整合エピタキシャルmosfetおよびその製造方法

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JP2008227486A (ja) * 2007-02-28 2008-09-25 Cree Inc 炭化シリコン自己整合エピタキシャルmosfetおよびその製造方法

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