JPS63303900A - 炭化珪素単結晶の伝導型制御方法 - Google Patents
炭化珪素単結晶の伝導型制御方法Info
- Publication number
- JPS63303900A JPS63303900A JP13538187A JP13538187A JPS63303900A JP S63303900 A JPS63303900 A JP S63303900A JP 13538187 A JP13538187 A JP 13538187A JP 13538187 A JP13538187 A JP 13538187A JP S63303900 A JPS63303900 A JP S63303900A
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- JP
- Japan
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- silicon carbide
- type
- single crystal
- carbide single
- conduction type
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、炭化珪素半導体中への不純物拡散により炭化
珪素の伝導型を制御する方法に関するものである。
珪素の伝導型を制御する方法に関するものである。
従来技術
珪素（Ｓ ｉ）半導体を始めとして、砒化〃リウム（Ｇ
ａＡｓ）やリン化〃す・ラム（Ｇ ａＰ ）５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，
ＬＳＩ、発光ダイオード、半導体ヤーザ、ＣＣＤ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、化学的およ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。したがって、
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、放射線照射等の苛
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。
ａＡｓ）やリン化〃す・ラム（Ｇ ａＰ ）５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，
ＬＳＩ、発光ダイオード、半導体ヤーザ、ＣＣＤ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、化学的およ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。したがって、
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、放射線照射等の苛
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。
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
、大面積ガ炭化珪素単結晶を得るための結晶成長技術の
確立が遅れでいることにある。従来、研究室規模で、昇
華再結品性（レーリー法とも称される）等により成長さ
せた炭化珪素単結晶を用いて、あるいはこの単結晶上に
気相Ｉ！Ｆ、艮法や液相成長法で、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。この扶Ｎは、 Ｒ″Ｂ
−Ｃａｍｐｂｅｌｌ ａｎｄ Ｈ・−Ｃ−Ｃｈａｎｇｅ
’Ｓ １ｌｌｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｊ ｕｎｃｔｉ
ｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ＠ｉｎ’Ｓｅ纏１ｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒｓ ａｎｄ Ｓｅｍｉｍｅｔａｌｓ” ｅ
ｄｇ−［（ｅＫＩＩＷｉｌｌａｒｄｓｏｎａｎｄＡ争Ｃ
争Ｂｅｅｒ（ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓｅＮｅｗ Ｙ
ｏｒｋｓｌ ９７１ ） ｖｏｆ？ ・Ｐａ５ｔ ＢＣ
ｈａｐ ９・Ｐ６２５−Ｐ２Ｏ３に記載されている。
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
、大面積ガ炭化珪素単結晶を得るための結晶成長技術の
確立が遅れでいることにある。従来、研究室規模で、昇
華再結品性（レーリー法とも称される）等により成長さ
せた炭化珪素単結晶を用いて、あるいはこの単結晶上に
気相Ｉ！Ｆ、艮法や液相成長法で、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。この扶Ｎは、 Ｒ″Ｂ
−Ｃａｍｐｂｅｌｌ ａｎｄ Ｈ・−Ｃ−Ｃｈａｎｇｅ
’Ｓ １ｌｌｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｊ ｕｎｃｔｉ
ｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ＠ｉｎ’Ｓｅ纏１ｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒｓ ａｎｄ Ｓｅｍｉｍｅｔａｌｓ” ｅ
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ｏｒｋｓｌ ９７１ ） ｖｏｆ？ ・Ｐａ５ｔ ＢＣ
ｈａｐ ９・Ｐ６２５−Ｐ２Ｏ３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、炭化珪素単結晶に存在する結晶多形の
制御および不純物濃度の制御も容易でな（、したがって
これらの炭化珪素単結晶を泪いて、半導体素子を製造す
る技術は工業的規模での実用的！！遣方法にはほど遠い
。
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、炭化珪素単結晶に存在する結晶多形の
制御および不純物濃度の制御も容易でな（、したがって
これらの炭化珪素単結晶を泪いて、半導体素子を製造す
る技術は工業的規模での実用的！！遣方法にはほど遠い
。
最近、本発明者らは、珪素単結晶基板上に気相成長法（
ＣＶ Ｄ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号にて出願
している。この方法は、珪素単結晶基板上に低温ＣＶＤ
法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、安価で入手の寥
易な珪素単結晶基板を用いて結晶多形、不純物濃度、寸
法、形状等が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＋３１遣方法である。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５８−２
４９９８１号、同５８−２５２１５７号）。
ＣＶ Ｄ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号にて出願
している。この方法は、珪素単結晶基板上に低温ＣＶＤ
法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、安価で入手の寥
易な珪素単結晶基板を用いて結晶多形、不純物濃度、寸
法、形状等が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＋３１遣方法である。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５８−２
４９９８１号、同５８−２５２１５７号）。
一方、炭化珪素単結晶膜を用いて素子を製作するには、
不純物拡散によりｐｍ１制御する技術が必要である。実
際に、珪素半導体の素子製作においては、不純物拡散を
利用したプレーナ技術によりダイオード、トランジスタ
、１に積回路等が作られており、応用上欠くことができ
ない技術となっている。β型炭化珪素では、気相拡散や
イオン注入法（Ｉ ｏｎ Ｉ ５ｐｌａｎｔａｔｉｏ
ｎ）による不純物拡散により、伝導型の制御が行なわれ
ているが、気相拡散では１８００℃以上の加熱が必要で
あり、イオン注入法においても、１５００℃以上の熱処
理を要し、それ以下の温度では不純物が活性化せず、制
御も充分になされない、また、β型炭化珪素では、結晶
成長中に不純物を添加して伝導性を制御する方法しか知
られていない。
不純物拡散によりｐｍ１制御する技術が必要である。実
際に、珪素半導体の素子製作においては、不純物拡散を
利用したプレーナ技術によりダイオード、トランジスタ
、１に積回路等が作られており、応用上欠くことができ
ない技術となっている。β型炭化珪素では、気相拡散や
イオン注入法（Ｉ ｏｎ Ｉ ５ｐｌａｎｔａｔｉｏ
ｎ）による不純物拡散により、伝導型の制御が行なわれ
ているが、気相拡散では１８００℃以上の加熱が必要で
あり、イオン注入法においても、１５００℃以上の熱処
理を要し、それ以下の温度では不純物が活性化せず、制
御も充分になされない、また、β型炭化珪素では、結晶
成長中に不純物を添加して伝導性を制御する方法しか知
られていない。
発明が解決しようとする問題点
炭化珪素の伝導型を制御する従来方法は、上記のように
加熱温度が極めて高い等の欠点を有する。
加熱温度が極めて高い等の欠点を有する。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、比較的低温の
処理過程によって、炭化珪素単結晶の伝導型を制御する
方法を提供することである。
処理過程によって、炭化珪素単結晶の伝導型を制御する
方法を提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明は、ｎ型またはｐ型の炭化珪素単結晶上に、■族
元Ｘまたは■族元素を不純物として添加した硅素を堆積
した後、熱処理を施し炭化珪素中への不Ｉ＠物拡阪を行
なうことを特徴とする炭化珪素単結晶の伝導型制御方法
である。
元Ｘまたは■族元素を不純物として添加した硅素を堆積
した後、熱処理を施し炭化珪素中への不Ｉ＠物拡阪を行
なうことを特徴とする炭化珪素単結晶の伝導型制御方法
である。
作 用
本発明にかかる炭化珪Ｘ（以下、ＳｉＣと記す）の伝導
型を制御する方法は、ＳｉＣ単結晶上に■族元素または
■族元素を不純物として添加した珪素（以下、Ｓｉと記
す）を堆積後、熱処理に付すことよりなる。
型を制御する方法は、ＳｉＣ単結晶上に■族元素または
■族元素を不純物として添加した珪素（以下、Ｓｉと記
す）を堆積後、熱処理に付すことよりなる。
すなわち、ｎ型のＳｉＣ単結晶膜上に、好ましくはｎ型
のβ型ＳｉＣ単結晶膜上に■族元素、たとえばリン（Ｐ
）、アンチモン（Ｓ ｂ）、ヒ素（Ａ ｓ）、ビスマス
（Ｂｉ）、バナジウム（Ｖ）等を含有するＳｉ薄膜を形
成した後、加熱処理に付すことにより、ｎ型をｐ型に反
転することができ、また、ｐ型のＳｉＣ単結晶膜上、好
ましくはｐ型のβ型５ｉＣｊｌ結晶膜上に■族元素、た
とえばホウ素（Ｂ）、アルミニつＡ（ＩＩ’）、ガリウ
ム（Ｇ ａ）等を含有する５ｉｉｉｌｌを形成後、加熱
処理に付すことによりｐ型を１１型に反転することが可
能である。
のβ型ＳｉＣ単結晶膜上に■族元素、たとえばリン（Ｐ
）、アンチモン（Ｓ ｂ）、ヒ素（Ａ ｓ）、ビスマス
（Ｂｉ）、バナジウム（Ｖ）等を含有するＳｉ薄膜を形
成した後、加熱処理に付すことにより、ｎ型をｐ型に反
転することができ、また、ｐ型のＳｉＣ単結晶膜上、好
ましくはｐ型のβ型５ｉＣｊｌ結晶膜上に■族元素、た
とえばホウ素（Ｂ）、アルミニつＡ（ＩＩ’）、ガリウ
ム（Ｇ ａ）等を含有する５ｉｉｉｌｌを形成後、加熱
処理に付すことによりｐ型を１１型に反転することが可
能である。
５ｉｌｌ膜の形成は、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、
スパッタ法、蒸着法等によりなしうる。たとえばプラズ
マＣＶＤ法を用いる場合は、Ｓｉａおよび不純物源とな
ろγスを用いて、不活性ガスたとえば、アルゴン、ヘリ
ウム、窒素がス中で、５ｉＣＩＬ結晶膜上に不純物を含
有するＳｉ薄膜を堆積させる。形成させるＳｉＴ！膜の
厚さは約５００〜３０００人、好ましくは１５００人で
ある。
スパッタ法、蒸着法等によりなしうる。たとえばプラズ
マＣＶＤ法を用いる場合は、Ｓｉａおよび不純物源とな
ろγスを用いて、不活性ガスたとえば、アルゴン、ヘリ
ウム、窒素がス中で、５ｉＣＩＬ結晶膜上に不純物を含
有するＳｉ薄膜を堆積させる。形成させるＳｉＴ！膜の
厚さは約５００〜３０００人、好ましくは１５００人で
ある。
加熱処理は、不活性γス中で約１１００〜１３５０℃、
好ましくは約１２００．’Ｃに加熱することにより行な
う、ただし、加熱手段としては、常套の熱処理を用いう
るが、レーザ尤による熱処理も可能である。
好ましくは約１２００．’Ｃに加熱することにより行な
う、ただし、加熱手段としては、常套の熱処理を用いう
るが、レーザ尤による熱処理も可能である。
なお、得られた型反転をさせたＳｉＣ単結晶薄膜上に形
成されたＳｉ薄膜は、同ＳｉＣ単結晶の金属電極として
用いうる。
成されたＳｉ薄膜は、同ＳｉＣ単結晶の金属電極として
用いうる。
実施例
次に実施例において、本発明の伝導型制御方法の具体例
を示す。
を示す。
本発明の伝導型制御方法の実施例を、７！４界効果トラ
ンジスタの製作により詳細に説明する。
ンジスタの製作により詳細に説明する。
Ｓｉ基板１上にＣＶＤ法によりｎ型のβ型ＳｉＣ２、ｐ
型のβ型Ｓ ｉＣ３の順に形成し、ソースとドレイン部
分にリンを添加したＳｉＷ！！４を形成する（第１図）
、Ｓｉ薄膜はシランが入（ＳｉＨ４）、水素〃ス（Ｈ２
）と不純物としてホスフィンガス（Ｐ Ｈ３）を用い、
高周波プラズマＣＶＤ法により形成した後、アルゴンガ
ス雰囲気中９００〜１３００℃の温度で熱処理し、不純
物拡散を行なった。
型のβ型Ｓ ｉＣ３の順に形成し、ソースとドレイン部
分にリンを添加したＳｉＷ！！４を形成する（第１図）
、Ｓｉ薄膜はシランが入（ＳｉＨ４）、水素〃ス（Ｈ２
）と不純物としてホスフィンガス（Ｐ Ｈ３）を用い、
高周波プラズマＣＶＤ法により形成した後、アルゴンガ
ス雰囲気中９００〜１３００℃の温度で熱処理し、不純
物拡散を行なった。
次に、乾燥酸素〃ス雰囲気中、１０００〜１２００℃の
温度で熱酸化することにより、膜厚２００〜１５００人
の酸化Ｉ１５を形成する（第２図）。
温度で熱酸化することにより、膜厚２００〜１５００人
の酸化Ｉ１５を形成する（第２図）。
次に、ソースとドレインの電極形成部分の酸化膜を７ツ
酸、７ツ化アンモニフム混液で除去する（第３図）０次
に、アルミニウムを真空蒸着し、ソース、デート、ドレ
インの各電極６を形成することにより、エンハンスメン
ト型電界効果トランシＸりが製作される（第４図）、上
記の不純物拡散を用いた電界効果トランジスタでは、ソ
ース、ドレイン部分で、ｐ型のβ型ＳｉＣのｎ型への反
転が見られ、デート電圧の制御により良好なエンハンス
メンＦ型のドレイン電流−ドレイン電圧特性が得られた
。
酸、７ツ化アンモニフム混液で除去する（第３図）０次
に、アルミニウムを真空蒸着し、ソース、デート、ドレ
インの各電極６を形成することにより、エンハンスメン
ト型電界効果トランシＸりが製作される（第４図）、上
記の不純物拡散を用いた電界効果トランジスタでは、ソ
ース、ドレイン部分で、ｐ型のβ型ＳｉＣのｎ型への反
転が見られ、デート電圧の制御により良好なエンハンス
メンＦ型のドレイン電流−ドレイン電圧特性が得られた
。
効 果
本発明を用いれば、ＳｉＣ中へ寥易に不純物拡散をさせ
ることができ、ＳｉＣの伝導型を制御することができる
。したがって本発明は、プレーナ型のダイオードやトラ
ンジスタ等に有効に利用でき、素子のｉ積比への応用が
可能である。
ることができ、ＳｉＣの伝導型を制御することができる
。したがって本発明は、プレーナ型のダイオードやトラ
ンジスタ等に有効に利用でき、素子のｉ積比への応用が
可能である。
第１図〜第４図は本発明の実施例の製造工程を示す断面
図である。 １・・・Ｓｉ 基板、２− ｎ型ＳｉＣ，３−β型Ｓｉ
Ｃ。 ４・・・Ｓｉ、５・・・酸化膜、６・・・金属電極、７
・・・デート
図である。 １・・・Ｓｉ 基板、２− ｎ型ＳｉＣ，３−β型Ｓｉ
Ｃ。 ４・・・Ｓｉ、５・・・酸化膜、６・・・金属電極、７
・・・デート
Claims (1)
- ｎ型またはｐ型の炭化珪素単結晶上に、III族元素また
はＶ族元素を不純物として添加した硅素を堆積した後、
熱処理を施し炭化珪素中への不純物拡散を行なうことを
特徴とする炭化珪素単結晶の伝導型制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13538187A JPS63303900A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 炭化珪素単結晶の伝導型制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13538187A JPS63303900A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 炭化珪素単結晶の伝導型制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63303900A true JPS63303900A (ja) | 1988-12-12 |
Family
ID=15150377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13538187A Pending JPS63303900A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 炭化珪素単結晶の伝導型制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63303900A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5170231A (en) * | 1990-05-24 | 1992-12-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide field-effect transistor with improved breakdown voltage and low leakage current |
| US5216264A (en) * | 1989-06-07 | 1993-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide MOS type field-effect transistor with at least one of the source and drain regions is formed by the use of a schottky contact |
-
1987
- 1987-05-30 JP JP13538187A patent/JPS63303900A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5216264A (en) * | 1989-06-07 | 1993-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide MOS type field-effect transistor with at least one of the source and drain regions is formed by the use of a schottky contact |
| US5170231A (en) * | 1990-05-24 | 1992-12-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide field-effect transistor with improved breakdown voltage and low leakage current |
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