JPS6347984A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6347984A JPS6347984A JP61193411A JP19341186A JPS6347984A JP S6347984 A JPS6347984 A JP S6347984A JP 61193411 A JP61193411 A JP 61193411A JP 19341186 A JP19341186 A JP 19341186A JP S6347984 A JPS6347984 A JP S6347984A
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- Japan
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- sic
- layer
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- semiconductor device
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
- H10D62/832—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge being Group IV materials comprising two or more elements, e.g. SiGe
- H10D62/8325—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
- H10D62/149—Source or drain regions of field-effect devices
- H10D62/161—Source or drain regions of field-effect devices of FETs having Schottky gates
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (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】
〔概要〕
シリコン（Ｓｉ）結晶と、これよりエネルギーバンドギ
ャップの大きい炭化珪素（ＳｉＣ）結晶をヘテロ接合に
形成した構造の半導体装置であって、このＳｉＣの結晶
層にのみ、ドナーとなる不純物原子が添加され、Ｓｉ結
晶とＳｉＣ結晶のエネルギーバンドギャップの相違によ
りＳｉの結晶とＳｉＣの結晶界面で、Ｓｉ結晶側に発生
するエネルギーバンドギャップの窪みに蓄積された電子
を利用した電界効果型トランジスタである。
ャップの大きい炭化珪素（ＳｉＣ）結晶をヘテロ接合に
形成した構造の半導体装置であって、このＳｉＣの結晶
層にのみ、ドナーとなる不純物原子が添加され、Ｓｉ結
晶とＳｉＣ結晶のエネルギーバンドギャップの相違によ
りＳｉの結晶とＳｉＣの結晶界面で、Ｓｉ結晶側に発生
するエネルギーバンドギャップの窪みに蓄積された電子
を利用した電界効果型トランジスタである。
或いは、ＳｉＣ結晶に添加した場合はドナーとなるが、
Ｓｉ結晶に添加した場合はドナーとは成らない不純物原
子が、前記ＳｉＣ結晶層に添加され、前記Ｓｉ結晶には
予め、アクセプタとなる不純物原子が添加され、Ｐ−Ｎ
接合を設けたバイポーラ型のホットエレクトロントラン
ジスタである。
Ｓｉ結晶に添加した場合はドナーとは成らない不純物原
子が、前記ＳｉＣ結晶層に添加され、前記Ｓｉ結晶には
予め、アクセプタとなる不純物原子が添加され、Ｐ−Ｎ
接合を設けたバイポーラ型のホットエレクトロントラン
ジスタである。
本発明は半導体装置に係り、特にＳｉ結晶と、該Ｓｉ結
晶よりエネルギーバンドギャップの大きいＳｉＣ結晶を
ヘテロ接合させて製造した半導体装置に関する。
晶よりエネルギーバンドギャップの大きいＳｉＣ結晶を
ヘテロ接合させて製造した半導体装置に関する。
ＩＣ１或いはＬＳＩを形成する半導体装置を構成するト
ランジスタは、益々、高速化、微細化を図ることが要求
されている。
ランジスタは、益々、高速化、微細化を図ることが要求
されている。
ガリウム−砒素（ＧａＡｓ）の結晶と、アルミニウムー
ガリウム−砒素（Ａｌ）ＧａＡｓ）の結晶とをヘテロ接
合に形成し、このＧａＡｓとＡｇＧ ａ Ａ ｓの間の
エネルギーハンドギヤツブの相違を利用した、電界効果
型トランジスタの一種である高電子移動移動度トランジ
スタ（ＨＥＭＴ）や、或いはこのエネルギーバンドギャ
ップの相違を利用したトランジスタの一４ｆｆｉのホッ
トエレクトロントランジスタ（ＨＥＴ）は周知である。
ガリウム−砒素（Ａｌ）ＧａＡｓ）の結晶とをヘテロ接
合に形成し、このＧａＡｓとＡｇＧ ａ Ａ ｓの間の
エネルギーハンドギヤツブの相違を利用した、電界効果
型トランジスタの一種である高電子移動移動度トランジ
スタ（ＨＥＭＴ）や、或いはこのエネルギーバンドギャ
ップの相違を利用したトランジスタの一４ｆｆｉのホッ
トエレクトロントランジスタ（ＨＥＴ）は周知である。
ところで、このような半導体装置はＧａＡｓの結晶のよ
うな化合物半導体結晶に、八ΩＧａＡｓの結晶のような
三元の化合物半導体結晶層を分子線エピタキシャル法等
を用いて形成されており、そのヘテロ接合を形成するの
に大規模な装置を必要としたり、或いは煩雑な作業を必
要とする等問題が多い。
うな化合物半導体結晶に、八ΩＧａＡｓの結晶のような
三元の化合物半導体結晶層を分子線エピタキシャル法等
を用いて形成されており、そのヘテロ接合を形成するの
に大規模な装置を必要としたり、或いは煩雑な作業を必
要とする等問題が多い。
そこで本発明は、ＧａＡｓ結晶よりも低価格で容易に得
やすく、かつ一種類の半導体元素より構成されるＳｉの
結晶の上に比較的、簡単な装置で単結晶層が気相エピタ
キシャル成長方法で形成されやすいＳｉＣの結晶層をヘ
テロ接合に形成し、このＳｉとＳｉＣのへテロ接合を用
いた電界効果型トランジスタ、或いはバイポーラ型トラ
ンジスタを得ようするものである。
やすく、かつ一種類の半導体元素より構成されるＳｉの
結晶の上に比較的、簡単な装置で単結晶層が気相エピタ
キシャル成長方法で形成されやすいＳｉＣの結晶層をヘ
テロ接合に形成し、このＳｉとＳｉＣのへテロ接合を用
いた電界効果型トランジスタ、或いはバイポーラ型トラ
ンジスタを得ようするものである。
本発明の半導体装置は、Ｓｉ結晶にＳｉＣよりなる結晶
がヘテロ接合に形成され、該炭化珪素結晶にのみ、ドナ
ーとなる不純物原子、例えば窒素原子が添加されて形成
されている。
がヘテロ接合に形成され、該炭化珪素結晶にのみ、ドナ
ーとなる不純物原子、例えば窒素原子が添加されて形成
されている。
或いは前記Ｓｉ結晶にアクセプタとなる不純物原子が予
め添加された後、前記炭化珪素結晶に注入するとドナー
となる不純物原子が前記炭化珪素結晶に添加して形成さ
れている。
め添加された後、前記炭化珪素結晶に注入するとドナー
となる不純物原子が前記炭化珪素結晶に添加して形成さ
れている。
本発明の半導体装置は、Ｓｉ結晶にＳｉＣよりなる結晶
がヘテロ接合として形成され、該ＳｉＣ結晶にのみ、ド
ナーとなる不純物原子が添加され、このＳｉＣ結晶層の
上にゲート電極が、ＳｉＣ結晶に対して金属を用いてシ
ョットキー接合で形成されている。
がヘテロ接合として形成され、該ＳｉＣ結晶にのみ、ド
ナーとなる不純物原子が添加され、このＳｉＣ結晶層の
上にゲート電極が、ＳｉＣ結晶に対して金属を用いてシ
ョットキー接合で形成されている。
またＳｉの結晶層に対してはソースおよびドレイン電極
を形成し、ＳｉとＳｉＣのへテロ接合面のＳｔ側に、Ｓ
ｔとＳｉＣのエネルギーバンドギャップの相違により、
エネルギーの不連続となることで、ＳｉＣ結晶に注入さ
れてイオン化されたドナーにより発生した電子が蓄積さ
れる窪みが形成されている。
を形成し、ＳｉとＳｉＣのへテロ接合面のＳｔ側に、Ｓ
ｔとＳｉＣのエネルギーバンドギャップの相違により、
エネルギーの不連続となることで、ＳｉＣ結晶に注入さ
れてイオン化されたドナーにより発生した電子が蓄積さ
れる窪みが形成されている。
そしてＳｉ中の電子を、前記したイオン化したドナーで
、Ｓｉ中に注入されると散乱源となるドナーと分離して
高速で注入された電子が５ｉｊ５を通過するような電界
効果型トランジスタが得られる。
、Ｓｉ中に注入されると散乱源となるドナーと分離して
高速で注入された電子が５ｉｊ５を通過するような電界
効果型トランジスタが得られる。
またＳｉＣ結晶、Ｓｉ結晶、ＳｉＣ結晶が三層構造に形
成され、エミッタ、ベース、コレクタ領域が形成され、
このＳｉＣ結晶のみ、ドナーとなる窒素原子が添加され
、Ｓｉ結晶にはアクセプタとなるボロン（Ｂ）原子が予
め添加され、エミッタ領域を形成するＳｉＣＮと、ベー
ス領域を形成するＳｉ層の間のエネルギーバンドギャッ
プの相違によって形成される高ポテンシャルエネルギー
のホットエレクトロンを、ベース中に注入して高速でベ
ース領域を通過させるようにする。
成され、エミッタ、ベース、コレクタ領域が形成され、
このＳｉＣ結晶のみ、ドナーとなる窒素原子が添加され
、Ｓｉ結晶にはアクセプタとなるボロン（Ｂ）原子が予
め添加され、エミッタ領域を形成するＳｉＣＮと、ベー
ス領域を形成するＳｉ層の間のエネルギーバンドギャッ
プの相違によって形成される高ポテンシャルエネルギー
のホットエレクトロンを、ベース中に注入して高速でベ
ース領域を通過させるようにする。
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の半導体装置の第１の実施例を示す断面
図で図示するように、Ｓｉ基板１上にモノシラン（Ｓｉ
Ｈａ）ガスとプロパンガス（Ｃ３Ｈ）とを反応ガスとし
て用い、水素ガスをキャリアガスとして用い、反応温度
を１０００℃とした気相エピタキシャル成長法によりＳ
ｉＣの結晶層２が１００ｎＩｒｌの厚さに形成され、前
記したＳｉ基板１上にＳｉＣの結晶層２がへテロ構造に
形成された後、このＳｊＣの結晶層２に窒素原子がイオ
ン注入されている。
図で図示するように、Ｓｉ基板１上にモノシラン（Ｓｉ
Ｈａ）ガスとプロパンガス（Ｃ３Ｈ）とを反応ガスとし
て用い、水素ガスをキャリアガスとして用い、反応温度
を１０００℃とした気相エピタキシャル成長法によりＳ
ｉＣの結晶層２が１００ｎＩｒｌの厚さに形成され、前
記したＳｉ基板１上にＳｉＣの結晶層２がへテロ構造に
形成された後、このＳｊＣの結晶層２に窒素原子がイオ
ン注入されている。
更にＳｉＣの結晶層２上にアルミニウム（八Ω）金ｆＥ
ＩＷが蒸着法、およびホトリソグラフィ法を用いて所定
のパターンに形成され、ゲート電極４がショットキィ接
合の状態で形成されている。
ＩＷが蒸着法、およびホトリソグラフィ法を用いて所定
のパターンに形成され、ゲート電極４がショットキィ接
合の状態で形成されている。
更にソース、及びドレイン領域に砒素イオンが注入され
、その上にＮｉの金属電極をアロイ法で形成してソース
電極３とドレイン電極５とが、オーミック接合の状態で
形成されている。
、その上にＮｉの金属電極をアロイ法で形成してソース
電極３とドレイン電極５とが、オーミック接合の状態で
形成されている。
このような半導体装置のエネルギーバンドギャップの状
態図を第２図に示す。
態図を第２図に示す。
図示するように、エネルギーバンドギャップの大きいＳ
ｉＣ結晶２とＳｉＣ結晶２よりエネルギーバンドギャッ
プの狭いＳｉの結晶１との間の結晶境界面６にはエネル
ギーバンド幅の不連続となる箇所が生じ、Ｓｉ結晶１側
に於いて、Ｓｉの伝導帯Ｅｃの底のエネルギー値が、フ
ェルミレベルＥＦより下の位置になり、この箇所に窪み
７が生じる。
ｉＣ結晶２とＳｉＣ結晶２よりエネルギーバンドギャッ
プの狭いＳｉの結晶１との間の結晶境界面６にはエネル
ギーバンド幅の不連続となる箇所が生じ、Ｓｉ結晶１側
に於いて、Ｓｉの伝導帯Ｅｃの底のエネルギー値が、フ
ェルミレベルＥＦより下の位置になり、この箇所に窪み
７が生じる。
そしてイオン化によって発生した電子８が前記した窪み
７内に蓄積される。
７内に蓄積される。
そしてこの窪み７内に蓄積された電子８は、イオン９と
分離され、電子のみ単独の状態となり、この電子が、不
純物原子が添加されていない為にこの電子が衝突するキ
ャリアが無いＳｔ結晶層１内を高速で通過し、そのため
に高速で動作する電界効果型トランジスタが得られる。
分離され、電子のみ単独の状態となり、この電子が、不
純物原子が添加されていない為にこの電子が衝突するキ
ャリアが無いＳｔ結晶層１内を高速で通過し、そのため
に高速で動作する電界効果型トランジスタが得られる。
また本発明の半導体装置の第２の実施例を第３図に示す
。
。
第３図は本発明の半導体装置の要部を示す断面図で、図
示するように予めボロン等のアクセプタとなる不純物原
子が添加されたＳｉの結晶基板１１上には、前記した気
相エピタキシャル成長法によりＳｉＣの結晶層１２が形
成されている。
示するように予めボロン等のアクセプタとなる不純物原
子が添加されたＳｉの結晶基板１１上には、前記した気
相エピタキシャル成長法によりＳｉＣの結晶層１２が形
成されている。
このＳｉＣの結晶層１２内には、該ＳｉＣ結晶層１２内
に添加された時にはドナーとなるが、Ｓｉ結晶１１内に
添加された時にはドナー、およびアクセプタと＋８ 成らない窒素原子を１０７ｃＩ１１２の原子濃度でＳｉ
Ｃ結晶１２内にイオン注入されている。
に添加された時にはドナーとなるが、Ｓｉ結晶１１内に
添加された時にはドナー、およびアクセプタと＋８ 成らない窒素原子を１０７ｃＩ１１２の原子濃度でＳｉ
Ｃ結晶１２内にイオン注入されている。
するとこのＳｉ結晶１１とＳｉＣ結晶１２とのへテロ接
合面１３には、Ｐ−Ｎ接合面が、正確に判然と形成され
る。
合面１３には、Ｐ−Ｎ接合面が、正確に判然と形成され
る。
そしてＳｉ結晶基板１１を所定の厚さにエツチング等に
より薄層化し、その下側に窒素原子が添加されたＳｉＣ
の結晶層１４を形成すれば、狭いエネルギーバンドギャ
ップのＰ型のＳｉ結晶１１を、両側より広いエネルギー
バンドギャップのＮ型のＳｉＣ結晶１２、１４で挟んだ
構造となる。
より薄層化し、その下側に窒素原子が添加されたＳｉＣ
の結晶層１４を形成すれば、狭いエネルギーバンドギャ
ップのＰ型のＳｉ結晶１１を、両側より広いエネルギー
バンドギャップのＮ型のＳｉＣ結晶１２、１４で挟んだ
構造となる。
そして結晶層１２をエミッタ、結晶１１をベース、結晶
層１４をコレクタとすれば、このエネルギーバンドギャ
ップの広いＳｉＣの結晶１２に注入されたエミッタの電
子が、そのエネルギーバンドギャップの広いことで、高
いポテンシャルエネルギーでベース層１１を通過し、高
速で動作するホットエレクトロントランジスタが得られ
る。
層１４をコレクタとすれば、このエネルギーバンドギャ
ップの広いＳｉＣの結晶１２に注入されたエミッタの電
子が、そのエネルギーバンドギャップの広いことで、高
いポテンシャルエネルギーでベース層１１を通過し、高
速で動作するホットエレクトロントランジスタが得られ
る。
以上述べたように、本発明の半導体装置によれば、高速
で動作する電界効果型トランジスタ、或いはホソトレク
トロントランジスタが、簡単な工程で容易に得られる効
果がある。
で動作する電界効果型トランジスタ、或いはホソトレク
トロントランジスタが、簡単な工程で容易に得られる効
果がある。
第１図は本発明の半導体装置の第１の実施例の要部構造
を示す断面図、 第２図は第１の実施例の半導体装置のエネルギーバンド
構造を示す模式図、 第３図は本発明の第２の実施例の要部構造を示す断面図
である。 図に於いて、
を示す断面図、 第２図は第１の実施例の半導体装置のエネルギーバンド
構造を示す模式図、 第３図は本発明の第２の実施例の要部構造を示す断面図
である。 図に於いて、
Claims (2)
- （１）シリコン（Ｓｉ）結晶（１）に炭化珪素（ＳｉＣ
）よりなる結晶（２）がヘテロ接合に形成され、該炭化
珪素結晶（２）にのみ、ドナーとなる不純物原子が添加
されていることを特徴とする半導体装置。 - （２）前記シリコン結晶に予めアクセプタとなる不純物
原子が添加され、更に前記炭化珪素結晶（２）にドナー
となる不純物原子が添加されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193411A JPS6347984A (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193411A JPS6347984A (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6347984A true JPS6347984A (ja) | 1988-02-29 |
Family
ID=16307511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61193411A Pending JPS6347984A (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6347984A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2317054A (en) * | 1996-09-09 | 1998-03-11 | Nissan Motor | Power MOSFET having a heterojunction |
| WO1999010919A1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Silicon carbide substrate, process for producing the same, and semiconductor element containing silicon carbide substrate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59106154A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60142568A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-27 | Sharp Corp | 炭化珪素電界効果トランジスタの製造方法 |
| JPS61150271A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
| JPS61150272A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
-
1986
- 1986-08-18 JP JP61193411A patent/JPS6347984A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59106154A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60142568A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-27 | Sharp Corp | 炭化珪素電界効果トランジスタの製造方法 |
| JPS61150271A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
| JPS61150272A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2317054A (en) * | 1996-09-09 | 1998-03-11 | Nissan Motor | Power MOSFET having a heterojunction |
| JPH1084113A (ja) * | 1996-09-09 | 1998-03-31 | Nissan Motor Co Ltd | 電界効果トランジスタ |
| GB2317054B (en) * | 1996-09-09 | 1998-10-14 | Nissan Motor | Power mosfet having hetero junction |
| WO1999010919A1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Silicon carbide substrate, process for producing the same, and semiconductor element containing silicon carbide substrate |
| US6270573B1 (en) | 1997-08-27 | 2001-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Silicon carbide substrate, and method for producing the substrate, and semiconductor device utilizing the substrate |
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