JP2019040921A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】ワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域と金属電極との低抵抗なオーミックコンタクトを形成することができる半導体装置を提供する。【解決手段】活性領域の一部に設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域1と、電極取出領域1の上面に配置されたインターカレーション層2と、インターカレーション層2の上面に配置されたグラフェン層3と、グラフェン層3の上面に配置された金属電極4とを備え、インターカレーション層2が電極取出領域1とグラフェン層3との間に界面ダイポールを形成する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of forming a low resistance ohmic contact between an electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor and a metal electrode. SOLUTION: An electrode extraction region 1 made of a wide bandgap semiconductor provided in a part of an active region, an intercalation layer 2 arranged on the upper surface of the electrode extraction region 1, and an upper surface of the intercalation layer 2. The graphene layer 3 is provided with the arranged graphene layer 3 and the metal electrode 4 arranged on the upper surface of the graphene layer 3, and the intercalation layer 2 forms an interfacial dipole between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、炭化珪素(SiC)等のワイドバンドギャップ半導体からなる半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device made of a wide band gap semiconductor such as silicon carbide (SiC) and a method for manufacturing the same.
一般に、MOSFETの動作時におけるエネルギー損失は、主にドリフト抵抗、チャネル抵抗及びコンタクト抵抗による損失に支配される。このうちコンタクト抵抗はドリフト抵抗やチャネル抵抗に比べて十分に低くする必要がある。SiCからなる半導体装置を製造する場合においても、SiCからなる電極取出領域と金属電極とのオーミックコンタクトの形成は、技術課題の一つとなっている。 In general, energy loss during operation of a MOSFET is mainly governed by losses due to drift resistance, channel resistance, and contact resistance. Of these, the contact resistance needs to be sufficiently lower than the drift resistance and channel resistance. Even when a semiconductor device made of SiC is manufactured, the formation of an ohmic contact between an electrode extraction region made of SiC and a metal electrode is one of the technical problems.
従来、SiCからなる電極取出領域と金属電極とのオーミックコンタクトの形成方法として、電極取出領域と金属電極との間にグラフェン層を配置した構造が提案されている(特許文献1参照。)。 Conventionally, as a method for forming an ohmic contact between an electrode extraction region made of SiC and a metal electrode, a structure in which a graphene layer is arranged between the electrode extraction region and the metal electrode has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に記載の構造では、SiCからなる電極取出領域と金属電極のオーミックコンタクトは得られるものの、コンタクト抵抗を更に低減する手法が求められている。 In the structure described in Patent Document 1, an ohmic contact between the electrode extraction region made of SiC and the metal electrode can be obtained, but a technique for further reducing the contact resistance is required.
上記課題に鑑み、本発明は、ワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域と金属電極との低抵抗なオーミックコンタクトを形成することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of forming a low-resistance ohmic contact between an electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor and a metal electrode, and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様は、(a)活性領域の一部に設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域と、(b)電極取出領域の上面に配置されたインターカレーション層と、(c)インターカレーション層の上面に配置されたグラフェン層と、(d)グラフェン層の上面に配置された金属電極とを備え、インターカレーション層が電極取出領域とグラフェン層との間に界面ダイポールを形成することを特徴とする半導体装置を要旨とする。 One embodiment of the present invention includes: (a) an electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor provided in a part of the active region; (b) an intercalation layer disposed on the upper surface of the electrode extraction region; A graphene layer disposed on the top surface of the intercalation layer, and (d) a metal electrode disposed on the top surface of the graphene layer, the intercalation layer having an interface dipole between the electrode extraction region and the graphene layer The gist of the semiconductor device is characterized by being formed.
本発明の他の態様は、(a)ワイドバンドギャップ半導体からなる半導体層と、(b)半導体層の上部に設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる第1導電型の第1電極取出領域と、(c)第1電極取出領域の上面に配置されたインターカレーション層と、(d)インターカレーション層の上面に配置されたグラフェン層と、(e)半導体層の上部に第1電極取出領域に接して設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる第2導電型の第2電極取出領域と、(f)グラフェン層及び第2電極取出領域の上面に配置された第1主電極とを備え、インターカレーション層が第1電極取出領域とグラフェン層との間に界面ダイポールを形成することを特徴とする半導体装置を要旨とする。 In another aspect of the present invention, (a) a semiconductor layer made of a wide bandgap semiconductor, (b) a first electrode extraction region of the first conductivity type made of a wide bandgap semiconductor provided on the semiconductor layer, (C) an intercalation layer disposed on the upper surface of the first electrode extraction region; (d) a graphene layer disposed on the upper surface of the intercalation layer; and (e) a first electrode extraction region on the semiconductor layer. A second-conductivity-type second electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor provided in contact with the substrate, and (f) a graphene layer and a first main electrode disposed on the upper surface of the second electrode extraction region, The gist of the semiconductor device is that the calation layer forms an interface dipole between the first electrode extraction region and the graphene layer.
本発明の他の態様は、(a)活性領域の一部に設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域の上面にグラフェン層を形成する工程と、(b)グラフェン層の上面に、インターカレーション層を構成するための原子を堆積する工程と、(c)熱処理を行い、堆積した原子をグラフェン層と電極取出領域との界面に挿入することにより、電極取出領域とグラフェン層との間に界面ダイポールを形成するインターカレーション層を形成する工程と、(d)グラフェン層の上面に金属電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を要旨とする。 In another aspect of the present invention, (a) a step of forming a graphene layer on the upper surface of an electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor provided in a part of the active region, and (b) an interface on the upper surface of the graphene layer A step of depositing atoms for forming a calation layer; and (c) performing a heat treatment, and inserting the deposited atoms into the interface between the graphene layer and the electrode extraction region, thereby forming a gap between the electrode extraction region and the graphene layer. The gist of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming an intercalation layer for forming an interfacial dipole, and a step (d) of forming a metal electrode on an upper surface of the graphene layer.
本発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域と金属電極との低抵抗なオーミックコンタクトを形成することができる半導体装置及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which can form the low resistance ohmic contact of the electrode extraction area | region which consists of a wide band gap semiconductor, and a metal electrode, and its manufacturing method can be provided.
以下において、図面を参照して本発明の第1及び第2の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 In the following, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings referred to in the following description, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
本明細書において、「第1主電極領域」とは、電界効果トランジスタ(FET)や静電誘導トランジスタ(SIT)においてソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)においてはエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる半導体領域を、静電誘導サイリスタ(SIサイリスタ)やゲートターンオフサイリスタ(GTO)においてはアノード領域又はカソード領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。「第2主電極領域」とは、FETやSITにおいては上記第1主電極領域とはならないソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を、IGBTにおいては上記第1主電極領域とはならないエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる領域を、SIサイリスタやGTOにおいては上記第1主電極領域とはならないアノード領域又はカソード領域のいずれか一方となる領域を意味する。即ち、「第1主電極領域」がソース領域であれば、「第2主電極領域」はドレイン領域を意味する。「第1主電極領域」がエミッタ領域であれば、「第2主電極領域」はコレクタ領域を意味する。「第1主電極領域」がアノード領域であれば、「第2主電極領域」はカソード領域を意味する。 In the present specification, the “first main electrode region” means a semiconductor region that is either a source region or a drain region in a field effect transistor (FET) or a static induction transistor (SIT). In an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a semiconductor region that is either an emitter region or a collector region is selected. It means a semiconductor region that becomes one side. The “second main electrode region” refers to a semiconductor region that is either a source region or a drain region that is not the first main electrode region in the FET or SIT, and the first main electrode region in the IGBT. The region that becomes either the emitter region or the collector region that does not become a region means the region that becomes either the anode region or the cathode region that does not become the first main electrode region in the SI thyristor or GTO. That is, if the “first main electrode region” is the source region, the “second main electrode region” means the drain region. If the “first main electrode region” is an emitter region, the “second main electrode region” means a collector region. If the “first main electrode region” is an anode region, the “second main electrode region” means a cathode region.
本明細書では、第1導電型がn型、第2導電型がp型の場合について例示的に説明するが、導電型を逆の関係に選択して、第1導電型をp型、第2導電型をn型としても構わない。また、本明細書及び添付図面においては、「n」や「p」に上付き文字で付す「+」及び「−」は、「+」及び「−」の付記されていない半導体領域に比してそれぞれ相対的に不純物密度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。更に、本明細書では、「第1導電型」及び「第2導電型」の限定を加えた部材や領域は、特に明示の限定がなくても半導体材料からなる部材や領域を意味していることは、技術的にも論理的にも自明である。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、「−」はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に「−」を付けることで負の指数をあらわしている。 In this specification, the case where the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described as an example. However, the first conductivity type is selected as the p-type and the second conductivity type is selected in the reverse relationship. The two conductivity type may be n-type. Further, in this specification and the accompanying drawings, “+” and “−” attached to “n” and “p” in superscript are compared with semiconductor regions not marked with “+” and “−”. It means that the semiconductor region has a relatively high or low impurity density. Further, in the present specification, the members and regions to which “first conductivity type” and “second conductivity type” are added mean members and regions made of a semiconductor material without any particular limitation. This is obvious both technically and logically. Also, in this specification, in the Miller index notation, “−” means a bar attached to the index immediately after that, and “−” is added before the index to indicate a negative index.
以下の説明において「上面」「下面」等の「上」「下」の定義は、図示した断面図上の単なる表現上の問題であって、例えば、半導体装置の方位を90°変えて観察すれば「上」「下」の呼称は、「左」「右」になり、180°変えて観察すれば「上」「下」の呼称の関係は逆になることは勿論である。 In the following description, the definitions of “upper” and “lower” such as “upper surface” and “lower surface” are merely representational problems on the illustrated sectional view. For example, the orientation of the semiconductor device may be changed by 90 °. For example, the names of “up” and “down” are “left” and “right”, and the relationship between the names of “up” and “bottom” is of course reversed when observed by changing 180 °.
(第1の実施形態)
<SiCからなる半導体装置の構造>
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置は、図1に示すように、活性領域の一部に設けられたp+型のSiCからなる電極取出領域1と、電極取出領域1の上面に配置されたインターカレーション層2と、インターカレーション層2の上面に配置されたグラフェン層3と、グラフェン層3の上面に配置された金属電極4とを備える。
(First embodiment)
<Structure of semiconductor device made of SiC>
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes an electrode extraction region 1 made of p + -type SiC provided in a part of an active region, and an upper surface of the electrode extraction region 1. The intercalation layer 2 is disposed, the graphene layer 3 is disposed on the top surface of the intercalation layer 2, and the metal electrode 4 is disposed on the top surface of the graphene layer 3.
電極取出領域1は、例えば、p型やp+型のSiCからなる半導体基板(SiCウェハ)そのものであってもよく、SiCウェハ上にエピタキシャル成長したp型やp+型のエピタキシャル成長層の少なくとも一部であってもよい。或いは、SiCウェハ又はエピタキシャル成長層の上部にp型不純物を添加することで設けられたp型やp+型の半導体領域の少なくとも一部のコンタクト領域等であってもよい。更にSiCウェハ又はエピタキシャル成長層の上部にn型不純物を添加することで設けられたnウェルの上部にp型不純物を添加することで設けられたp型やp+型のコンタクト領域等の半導体領域であってもよい。電極取出領域1のキャリア密度は、例えば1×1016/cm3程度以上である。 Electrode lead-out region 1 is, for example, a semiconductor substrate (SiC wafer) made of p-type and p + -type SiC may also be itself, at least a portion of the p-type and p + -type epitaxial layer epitaxially grown on the SiC wafer It may be. Alternatively, it may be a contact region or the like of at least a part of a p-type or p + -type semiconductor region provided by adding a p-type impurity to an upper part of a SiC wafer or an epitaxial growth layer. Further, in a semiconductor region such as a p-type or p + -type contact region provided by adding a p-type impurity to an upper portion of an n-well provided by adding an n-type impurity to the upper portion of the SiC wafer or the epitaxial growth layer. There may be. The carrier density of the electrode extraction region 1 is, for example, about 1 × 10 16 / cm 3 or more.
SiCからなる電極取出領域1は、六層周期六方晶(6H−SiC)、四層周期六方晶(4H−SiC)、又は三層周期立方晶(3C−SiC)のいずれに限定されるものでもない。電極取出領域1の表面は、例えば原子レベルの平坦性が得られる程度に表面平坦化処理されている。電極取出領域1のインターカレーション層2に接する表面の結晶面方位は、例えば6H−,4H−SiCの(0001)面(Si面)、(000−1)面(C面)、(11−20)面であってもよい。3C−SiCの(1−10)面と六方晶の(11−20)面とは等価な面となる。 The electrode extraction region 1 made of SiC is limited to any one of a six-layer periodic hexagonal crystal (6H—SiC), a four-layer periodic hexagonal crystal (4H—SiC), and a three-layer periodic hexagonal crystal (3C—SiC). Absent. The surface of the electrode extraction region 1 is subjected to a surface flattening process to such an extent that, for example, an atomic level flatness is obtained. The crystal plane orientation of the surface in contact with the intercalation layer 2 in the electrode extraction region 1 is, for example, 6H-, 4H-SiC (0001) plane (Si plane), (000-1) plane (C plane), (11- 20) It may be a plane. The (1-10) plane of 3C—SiC and the (11-20) plane of hexagonal crystal are equivalent planes.
インターカレーション層2は、電極取出領域1とグラフェン層3との間に界面双極子(界面ダイポール)を形成することで、電極取出領域1と金属電極4との界面に生じる電位差(ショットキー障壁高さ)を低減させることができる。インターカレーション層2の厚さは、インターカレーション層2を構成する1原子層の厚さであってもよく、原子2層以上の厚さであってもよい。或いは、インターカレーション層2は、インターカレーション層2を構成する1原子層に満たない原子数からなる吸着層の厚さで原子が疎らに配置されていてもよい。ただし、電極取出領域1とグラフェン層3との間に容易に界面ダイポールを形成可能なように、インターカレーション層2は、インターカレーション層2を構成する3層以下の原子層レベルであることが好ましい。 The intercalation layer 2 forms an interface dipole (interface dipole) between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3, thereby generating a potential difference (Schottky barrier) generated at the interface between the electrode extraction region 1 and the metal electrode 4. (Height) can be reduced. The thickness of the intercalation layer 2 may be the thickness of one atomic layer constituting the intercalation layer 2, or may be the thickness of two or more atomic layers. Alternatively, in the intercalation layer 2, atoms may be sparsely arranged with a thickness of an adsorption layer having a number of atoms less than one atomic layer constituting the intercalation layer 2. However, the intercalation layer 2 is at the atomic layer level of three or less layers constituting the intercalation layer 2 so that an interface dipole can be easily formed between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3. Is preferred.
インターカレーション層2を構成する材料としては、第13族(III族)の元素、グラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属、及び3価の陽イオンとなる希土類元素のうちの少なくともいずれか1つが採用可能である。第13族の元素は、ホウ素(B)と、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)若しくはタリウム(Tl)のいずれかの土類金属又はこれらの土類金属を1つ以上含む合金からなる群から選ばれる。 The material constituting the intercalation layer 2 is at least one of a Group 13 (Group III) element, a metal whose work function has a larger absolute value than graphene, and a rare earth element that becomes a trivalent cation. One can be adopted. The Group 13 element includes boron (B) and one or more earth metals of aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), or thallium (Tl), or one of these earth metals. Selected from the group consisting of alloys.
グラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属は、その仕事関数の絶対値が5.0eV以上であることが好適である。グラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属は、白金(Pt)、金(Au)、ルビジウム(Rb)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、レニウム(Re)、イリジウム(Ir)又はこれらの金属を1つ以上含む合金からなる群から選ばれる。 A metal whose work function has an absolute value larger than that of graphene preferably has an absolute value of the work function of 5.0 eV or more. Metals having a larger work function absolute value than graphene are platinum (Pt), gold (Au), rubidium (Rb), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), rhenium (Re), iridium ( Ir) or an alloy containing one or more of these metals.
希土類元素としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタノイド(放射性元素を除く)が挙げられる。ランタノイド(放射性元素を除く)は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)からなる群から選ばれる。 Examples of rare earth elements include scandium (Sc), yttrium (Y), and lanthanoids (excluding radioactive elements). Lanthanoids (excluding radioactive elements) are lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium. It is selected from the group consisting of (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).
グラフェン層3は、バンドギャップを持たない半導体であるグラフェンで構成されている。グラフェンは、炭素(C)原子が六角形の格子状に結合した、C原子1つ分の厚さを有するシート状の物質である。グラフェン層3は、1層のグラフェンの単層構造であってもよく、2層以上のグラフェンの積層構造であってもよい。電極取出領域1とグラフェン層3との間にインターカレーション層2を容易に挿入するために、グラフェン層3は、単層構造又は3層以下のグラフェンの積層構造であることが好ましい。また、単層構造が唯一ギャップが無くフェルミ準位が容易に移動できるため、グラフェン層3は単層構造であることがより好ましい。 The graphene layer 3 is composed of graphene, which is a semiconductor having no band gap. Graphene is a sheet-like substance having a thickness of one C atom in which carbon (C) atoms are bonded in a hexagonal lattice shape. The graphene layer 3 may have a single-layer structure of graphene or a stacked structure of two or more layers of graphene. In order to easily insert the intercalation layer 2 between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3, the graphene layer 3 preferably has a single layer structure or a laminated structure of three or less graphene layers. In addition, the graphene layer 3 is more preferably a single layer structure because the single layer structure has no gap and the Fermi level can easily move.
図1では、単層構造のグラフェン層3を例示する。また、グラフェン層3を構成する複数のC原子をそれぞれ円形状に示し、C原子の共有結合を隣り合う円形状の部分をつなぐ直線状に示す。また、図1では、インターカレーション層2、グラフェン層3及び金属電極4の各接合界面位置を明確にするために、インターカレーション層2、グラフェン層3及び金属電極4を離して模式的に示すが、実際にはインターカレーション層2、グラフェン層3及び金属電極4は互いに接している。 FIG. 1 illustrates a graphene layer 3 having a single layer structure. A plurality of C atoms constituting the graphene layer 3 are each shown in a circular shape, and a covalent bond of C atoms is shown in a straight line connecting adjacent circular portions. Further, in FIG. 1, in order to clarify the position of each interface between the intercalation layer 2, the graphene layer 3, and the metal electrode 4, the intercalation layer 2, the graphene layer 3, and the metal electrode 4 are schematically separated from each other. As shown, the intercalation layer 2, the graphene layer 3, and the metal electrode 4 are actually in contact with each other.
金属電極4は、インターカレーション層2及びグラフェン層3を介して電極取出領域1とオーミックコンタクトを形成している。金属電極4は、一般的な素子構造を構成する表面電極であってもよい。金属電極4は、例えば、活性領域を構成しているMOSFETのソース電極又はドレイン電極であってもよく、活性領域を構成しているIGBTのエミッタ電極又はコレクタ電極であってもよい。更に活性領域を構成しているp−nダイオードやp−i−nダイオード等やサイリスタのアノード電極でもよい。 The metal electrode 4 forms an ohmic contact with the electrode extraction region 1 through the intercalation layer 2 and the graphene layer 3. The metal electrode 4 may be a surface electrode constituting a general element structure. The metal electrode 4 may be, for example, a source electrode or a drain electrode of a MOSFET that constitutes an active region, or may be an emitter electrode or a collector electrode of an IGBT that constitutes an active region. Furthermore, a pn diode, a pin diode, or the like constituting the active region, or an anode electrode of a thyristor may be used.
金属電極4の電極材料として、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、クロム(Cr)、Al、Pd、又はこれらの金属を1つ以上含む合金を用いてもよい。また、金属電極4は、これらの金属及び合金のいずれか1つからなる金属膜を異なる組み合わせで複数積層してなる積層膜であってもよい。 As an electrode material of the metal electrode 4, gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), chromium ( Cr), Al, Pd, or an alloy containing one or more of these metals may be used. Further, the metal electrode 4 may be a laminated film in which a plurality of metal films made of any one of these metals and alloys are laminated in different combinations.
図2は、図1に示した構造を90°半時計回りに回転させた構造と、その構造に対応するバンド図を示す。図2に示すように、電極取出領域1を構成するp+型の4H−SiCの電子親和力χSiCは3.6eV、グラフェン層3を構成するグラフェンの仕事関数φgraは4.5eV、金属電極4を構成する金属の一例としてのAuの仕事関数φAuは5.1eVである。電極取出領域1と金属電極4の界面にグラフェン層3を挿入することにより、グラフェンのフェルミ準位の移動でショットキー障壁φbは小さくなるが、その高さはグラフェンのフェルミ準位の移動分だけしか起こらない。そのため、p型ではフェルミ準位の移動が小さく、コンタクト抵抗がn型よりも大きくなる傾向にある。そこで、第1の実施形態に係る半導体装置では、電極取出領域1とグラフェン層3との間にインターカレーション層2を配置することにより、電荷のバランスを更に変化させて、ショットキー障壁φbを小さくする。即ち、陽イオンをインターカレーションしてn型と逆の界面ダイポールを形成することでコンタクト抵抗を低減させる。 FIG. 2 shows a structure obtained by rotating the structure shown in FIG. 1 by 90 ° counterclockwise and a band diagram corresponding to the structure. As shown in FIG. 2, the electron affinity χ SiC of p + type 4H—SiC constituting the electrode extraction region 1 is 3.6 eV, the work function φ gra of graphene constituting the graphene layer 3 is 4.5 eV, and the metal electrode The work function φ Au of Au as an example of the metal constituting 4 is 5.1 eV. By inserting the graphene layer 3 at the interface between the electrode extraction region 1 and the metal electrode 4, the Schottky barrier φb is reduced by the movement of the graphene Fermi level, but the height is only the amount of the movement of the graphene Fermi level. Only happens. Therefore, in the p-type, the Fermi level shift is small, and the contact resistance tends to be larger than that in the n-type. Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment, by arranging the intercalation layer 2 between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3, the charge balance is further changed, and the Schottky barrier φb is reduced. Make it smaller. That is, contact resistance is reduced by intercalating cations to form an interface dipole opposite to the n-type.
<SiCからなる半導体装置の製造方法>
次に、図3〜図5を参照して、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を、インターカレーション層2、グラフェン層3及び金属電極4に着目して説明する。
<Manufacturing method of semiconductor device made of SiC>
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the intercalation layer 2, the graphene layer 3, and the metal electrode 4 with reference to FIGS.
まず、化学機械研磨(CMP)により両面鏡面研磨された直径3インチのp型のSiCからなる半導体ウェハ(SiCウェハ)を用意する。SiCウェハの厚さは、例えば430μmであってもよい。SiCウェハの主面は、例えば<11−20>方向に4°〜8°程度のオフ角を有する(0001)面であってもよい。 First, a semiconductor wafer (SiC wafer) made of p-type SiC having a diameter of 3 inches and subjected to double-side mirror polishing by chemical mechanical polishing (CMP) is prepared. The thickness of the SiC wafer may be 430 μm, for example. The main surface of the SiC wafer may be, for example, a (0001) plane having an off angle of about 4 ° to 8 ° in the <11-20> direction.
次に、化学気相成長(CVD)法により、SiCウェハの主面上にp型のエピタキシャル層を成長させる。このエピタキシャル層の不純物密度及び厚さは、例えば、それぞれ1×1019/cm3及び10μmであってもよい。これにより、SiCウェハ上にエピタキシャル層を成長してなるエピタキシャルウェハが形成される。次に、一般的な方法によりエピタキシャル層の上部には、活性領域が造り込まれる。しかし、ここでは、活性領域の具体的な製造プロセスの詳細の説明は省略する。即ち、以下の説明では電極取出領域1はエピタキシャルウェハ中に設けられた活性領域の一部であってもよく、半導体装置の構造によっては半導体ウェハの裏面等の場合のように、半導体ウェハそのものが電極取出領域1となり得る。 Next, a p-type epitaxial layer is grown on the main surface of the SiC wafer by chemical vapor deposition (CVD). The impurity density and thickness of this epitaxial layer may be, for example, 1 × 10 19 / cm 3 and 10 μm, respectively. Thereby, an epitaxial wafer formed by growing an epitaxial layer on the SiC wafer is formed. Next, an active region is formed on the epitaxial layer by a general method. However, detailed description of a specific manufacturing process of the active region is omitted here. That is, in the following description, the electrode extraction region 1 may be a part of the active region provided in the epitaxial wafer. Depending on the structure of the semiconductor device, the semiconductor wafer itself may be used as in the case of the back surface of the semiconductor wafer. This can be the electrode extraction region 1.
次に、紫外線(UV)及びオゾン(O3)を用いたUVオゾン洗浄による電極取出領域1の上面の洗浄や、有機洗浄処理により電極取出領域1の上面の付着物除去を行う。次に、図4に示すように、熱処理により、電極取出領域1の上面に単層のグラフェン層3を形成する。例えば、電極取出領域1を例えば1200℃以上程度に加熱することで電極取出領域1を構成するSiCからSi原子を脱離させ、残ったC原子からなるグラフェン層3を形成してもよい。また、グラフェン層3を形成する方法として、CVD法や、分子線エピタキシー(MBE)法、分子層エピタキシー(MLE)法、レーザー照射による形成等により、或いは、予め形成したグラフェン層3を電極取出領域1上に転写する方法を用いてもよい。 Next, the upper surface of the electrode extraction region 1 is cleaned by UV ozone cleaning using ultraviolet rays (UV) and ozone (O 3 ), and the upper surface of the electrode extraction region 1 is removed by organic cleaning treatment. Next, as shown in FIG. 4, a single graphene layer 3 is formed on the upper surface of the electrode extraction region 1 by heat treatment. For example, by heating the electrode extraction region 1 to, for example, about 1200 ° C. or more, Si atoms are desorbed from SiC constituting the electrode extraction region 1, and the graphene layer 3 made of the remaining C atoms may be formed. Further, as a method of forming the graphene layer 3, the CVD method, the molecular beam epitaxy (MBE) method, the molecular layer epitaxy (MLE) method, the formation by laser irradiation, or the like, or the graphene layer 3 formed in advance is used as an electrode extraction region. Alternatively, a method of transferring onto the first layer may be used.
例えば、電極取出領域1を加熱してグラフェン層3を形成する方法を用いる場合、赤外線集光式超高温加熱装置の反応炉(チャンバ)内に電極取出領域1が構成された半導体ウェハを挿入する。そして、反応炉内を例えば6.6×10−1Pa程度まで真空引きする。反応炉内に例えばアルゴン(Ar)ガスを大気圧になるまで導入し、所定の流速で流し続けることで電極取出領域1の上面をArガス雰囲気にさらす。そして、反応炉内の温度を例えば20℃/分の昇温速度で室温(例えば25℃程度)から1650℃程度になるまで加熱した後、その温度を5分間程度維持する。これによって、電極取出領域1の上面に単層構造のグラフェン層3が形成される。グラフェン層3を積層構造とする場合には、反応炉内の温度が1650℃程度に到達した後、その温度の維持時間を更に長くすればよい。そして、反応炉内の温度を室温まで降温した後、電極取出領域1が構成された半導体ウェハを反応炉から取り出す。 For example, when the method of forming the graphene layer 3 by heating the electrode extraction region 1 is used, a semiconductor wafer in which the electrode extraction region 1 is configured is inserted into a reaction furnace (chamber) of an infrared condensing ultra-high temperature heating apparatus. . Then, the inside of the reaction furnace is evacuated to about 6.6 × 10 −1 Pa, for example. For example, argon (Ar) gas is introduced into the reaction furnace until the atmospheric pressure is reached, and the upper surface of the electrode extraction region 1 is exposed to an Ar gas atmosphere by continuing to flow at a predetermined flow rate. And after heating the temperature in a reaction furnace from room temperature (for example, about 25 degreeC) to about 1650 degreeC with the temperature increase rate of 20 degreeC / min, the temperature is maintained for about 5 minutes. Thereby, the graphene layer 3 having a single layer structure is formed on the upper surface of the electrode extraction region 1. When the graphene layer 3 has a laminated structure, after the temperature in the reaction furnace reaches about 1650 ° C., the temperature maintenance time may be further increased. Then, after the temperature in the reaction furnace is lowered to room temperature, the semiconductor wafer having the electrode extraction region 1 is taken out from the reaction furnace.
次に、真空蒸着法又はスパッタリング法等により、インターカレーション層2を構成する第13族の元素(III族の元素)、グラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属、又は希土類元素のいずれかである原子をグラフェン層3の上面に堆積する。その後、熱処理することにより、図4に示すように、堆積した原子がグラフェン層3と電極取出領域1の界面に挿入(インターカレーション)されて、インターカレーション層2が形成される。熱処理条件はインターカレーション層2を構成する原子に応じて適宜選択される。例えば、熱処理条件は、インターカレーション層2を構成する原子がBの場合は真空中で1000℃、Ptの場合はArガス雰囲気で1200℃、Alの場合は真空中で600℃とする。インターカレーション層2の厚さは、例えば熱処理条件を調整することにより制御可能である。例えば、加熱温度を高くすることによりインターカレーション層2の厚さを厚くすることができる。 Next, any one of group 13 elements (group III elements) constituting the intercalation layer 2, a metal having a larger work function absolute value than graphene, or a rare earth element is formed by vacuum deposition or sputtering. Are deposited on the upper surface of the graphene layer 3. Thereafter, by performing heat treatment, as shown in FIG. 4, the deposited atoms are inserted (intercalated) into the interface between the graphene layer 3 and the electrode extraction region 1 to form the intercalation layer 2. The heat treatment conditions are appropriately selected according to the atoms constituting the intercalation layer 2. For example, the heat treatment conditions are 1000 ° C. in a vacuum when the atoms constituting the intercalation layer 2 are B, 1200 ° C. in an Ar gas atmosphere for Pt, and 600 ° C. in a vacuum for Al. The thickness of the intercalation layer 2 can be controlled, for example, by adjusting the heat treatment conditions. For example, the thickness of the intercalation layer 2 can be increased by increasing the heating temperature.
次に、真空蒸着法、スパッタリング法又はMBE法等により、図1に示すように、グラフェン層3の上面にAu等からなる金属電極4を成膜する。電極取出領域1がエピタキシャルウェハ中に設けられた活性領域の一部の場合は、フォトリソグラフィ工程によるメタライゼーション工程によって、金属電極4をパターニングする。金属電極4のメタライゼーション工程の終了した半導体ウェハは、その後、例えば10mmのチップサイズ等の所定の大きさのチップ状にダイシングされ、半導体チップが形成され、SiCからなる半導体装置が完成する。 Next, as shown in FIG. 1, a metal electrode 4 made of Au or the like is formed on the top surface of the graphene layer 3 by vacuum deposition, sputtering, MBE, or the like. When the electrode extraction region 1 is a part of the active region provided in the epitaxial wafer, the metal electrode 4 is patterned by a metallization process by a photolithography process. The semiconductor wafer after completion of the metallization process of the metal electrode 4 is then diced into a chip having a predetermined size such as a chip size of 10 mm, for example, and a semiconductor chip is formed, thereby completing a semiconductor device made of SiC.
なお、上述したSiCからなる半導体装置の製造方法では、ウェハ状態でメタライゼーション工程まで進め、メタライゼーション工程の終了した後、ダイシングによりチップ状にしているが、斯かる手順に限定されない。製造装置の要請等によっては、各電極取出領域1にグラフェン層3、インターカレーション層2及び金属電極4を形成する前の段階等で特定の大きさに分割して、小型のチャンバを有する製造装置の内部に挿入してもよい。 In the above-described method for manufacturing a semiconductor device made of SiC, the process proceeds to the metallization process in the wafer state, and after completion of the metallization process, the chip is formed by dicing. However, the present invention is not limited to such a procedure. Depending on the requirements of the manufacturing equipment, etc., the manufacturing may have a small chamber by dividing into a specific size at a stage before forming the graphene layer 3, the intercalation layer 2 and the metal electrode 4 in each electrode extraction region 1. It may be inserted inside the device.
第1の実施形態に係る半導体装置によれば、電極取出領域1とグラフェン層3との間にインターカレーション層2を配置することにより、電極取出領域1とグラフェン層3との間に界面ダイポールを形成することができ、電極取出領域1と金属電極4との界面に生じる電位差(ショットキー障壁高さ)を低減させることができる。これにより、電極取出領域1と金属電極4との低抵抗なオーミックコンタクトを再現性高く形成することができる。 According to the semiconductor device according to the first embodiment, the intercalation layer 2 is disposed between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3, whereby the interface dipole is interposed between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3. And the potential difference (Schottky barrier height) generated at the interface between the electrode extraction region 1 and the metal electrode 4 can be reduced. Thereby, a low resistance ohmic contact between the electrode extraction region 1 and the metal electrode 4 can be formed with high reproducibility.
なお、図1では電極取出領域1がp型である場合を例示したが、電極取出領域1がn型であってもよい。電極取出領域1は、n型やn+型のSiCからなるSiCウェハそのものであってもよく、SiCウェハ上のn型やn+型のエピタキシャル成長層の少なくとも一部であってもよい。或いは、SiCウェハ又はエピタキシャル成長層の上部に設けられたn型やn+型の半導体領域の少なくとも一部のコンタクト領域等であってもよい。更にSiCウェハ又はエピタキシャル成長層の上部に設けられたpウェルやpベースの上部に設けられたn型やn+型のコンタクト領域等であってもよい。 1 illustrates the case where the electrode extraction region 1 is p-type, but the electrode extraction region 1 may be n-type. Electrode lead-out region 1 may be a SiC wafer itself consisting of n-type and n + -type SiC, may be at least part of the n-type and n + -type epitaxial layer on a SiC wafer. Alternatively, it may be a contact region or the like of at least a part of an n-type or n + -type semiconductor region provided on an SiC wafer or an epitaxial growth layer. Further, it may be a p-well provided above the SiC wafer or the epitaxial growth layer, an n-type or n + -type contact region provided above the p-base, or the like.
電極取出領域1がn型の場合には、インターカレーション層2を構成する材料として、第5族の遷移金属及び第15族(V族)の元素の少なくとも一方が採用可能である。第5族の遷移金属は、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、バナジウム(V)、又はこれらの金属を1つ以上含む合金からなる群から選ばれる。第15族(V族)の元素は、燐(P)、砒素(As)と、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)又はこれらの金属を1つ以上含む合金とからなる群から選ばれる。インターカレーション層2を構成する材料として第5族の遷移金属又は第15族(V族)の元素を採用することにより、n型の電極取出領域1とグラフェン層3との間にダイポールを形成することができ、電極取出領域1と金属電極4との界面に生じる電位差(ショットキー障壁高さ)を低減させることができる。 When the electrode extraction region 1 is n-type, at least one of a Group 5 transition metal and a Group 15 (Group V) element can be adopted as a material constituting the intercalation layer 2. The Group 5 transition metal is selected from the group consisting of tantalum (Ta), niobium (Nb), vanadium (V), or an alloy containing one or more of these metals. The Group 15 (Group V) element is selected from the group consisting of phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), or an alloy containing one or more of these metals. A dipole is formed between the n-type electrode extraction region 1 and the graphene layer 3 by adopting a Group 5 transition metal or a Group 15 (Group V) element as a material constituting the intercalation layer 2. The potential difference (Schottky barrier height) generated at the interface between the electrode extraction region 1 and the metal electrode 4 can be reduced.
<第1の実施例>
第1の実施形態の第1の実施例として、p型の電極取出領域1、インターカレーション層2、グラフェン層3及び金属電極4の積層構造を作製した。インターカレーション層2を構成する原子をAl、B、Ptで変更して実施例A〜Cの3種類の試料を作製した。実施例A〜CのいずれもSiCの不純物密度を1×1019/cm3とした。比較例として、インターカレーション層2が無い以外は実施例A〜Cと同様の試料を作製した。実施例A〜C及び比較例のコンタクト抵抗値の測定結果を表1に示す。
<First embodiment>
As a first example of the first embodiment, a stacked structure of a p-type electrode extraction region 1, an intercalation layer 2, a graphene layer 3, and a metal electrode 4 was produced. Three types of samples of Examples A to C were manufactured by changing the atoms constituting the intercalation layer 2 with Al, B, and Pt. In all of Examples A to C, the impurity density of SiC was set to 1 × 10 19 / cm 3 . As a comparative example, samples similar to those in Examples A to C were prepared except that the intercalation layer 2 was not provided. Table 1 shows the measurement results of the contact resistance values of Examples A to C and the comparative example.
表1に示すように、実施例A〜Cのいずれでも、コンタクト抵抗が実用の要求値である10−4Ω/cm2以下となり、コンタクト抵抗が10−2Ω/cm2台である比較例と比べて大幅にコンタクト抵抗を低減できたことが確認された。 As shown in Table 1, in any of Examples A to C, the contact resistance is 10 −4 Ω / cm 2 or less, which is a practical required value, and the contact resistance is 10 −2 Ω / cm 2. It was confirmed that the contact resistance could be greatly reduced compared to
<第2の実施例>
第1の実施形態の第2の実施例として、グラフェン層3を形成後、インターカレーション層2を構成する元素としてPtを堆積し、堆積したPtを熱処理によりインターカレーションする過程で、低速電子線回折(LEED)により試料の表面を観察した。グラフェン層3の形成条件は、4°オフのn型SiC基板を用いて、Ar雰囲気下、圧力を101.325kPa(ガス流量を8.45×10−3Pa・m3/sec)、加熱温度を1575℃、昇温速度を100℃/分、加熱時間を30分間とした。Ptの堆積条件は、フラックス7nA、堆積時間を30分間とした。Ptのインターカレーション条件は、超高温加熱装置にin−situで搬送して、Ar雰囲気下、圧力を101.325kPa(ガス流量を8.45×10−3Pa・m3/sec)、加熱温度を1000℃又は1200℃、昇温速度を20℃/分、加熱時間を60分間とした。
<Second embodiment>
As a second example of the first embodiment, after the graphene layer 3 is formed, Pt is deposited as an element constituting the intercalation layer 2, and in the process of intercalating the deposited Pt by heat treatment, slow electrons The surface of the sample was observed by line diffraction (LEED). The formation conditions of the graphene layer 3 are as follows: a 4 ° -off n-type SiC substrate, an Ar atmosphere, a pressure of 101.325 kPa (gas flow rate: 8.45 × 10 −3 Pa · m 3 / sec), and a heating temperature Was 1575 ° C., the heating rate was 100 ° C./min, and the heating time was 30 minutes. The Pt deposition conditions were a flux of 7 nA and a deposition time of 30 minutes. The Pt intercalation conditions were transferred in-situ to an ultra-high temperature heating device, heated under an Ar atmosphere at a pressure of 101.325 kPa (gas flow rate of 8.45 × 10 −3 Pa · m 3 / sec), and heated. The temperature was 1000 ° C. or 1200 ° C., the heating rate was 20 ° C./min, and the heating time was 60 minutes.
図7(a)、図8(a)、図9(a)、図10(a)は、グラフェン形成後、Ptを堆積後、1000℃のアニール後、1200℃のアニール後のLEEDによる回折像をそれぞれ示し、図7(b)、図8(b)、図9(b)、図10(b)は対応する構造の模式図をそれぞれ示す。図7(a)において、SiCを示す点(スポット)を実線の丸で囲み、グラフェンを示す点を破線の丸で囲んでいる。各点の周囲の小さい点は、グラフェン層3のグラフェンと電極取出領域1のSiCが共有結合したバッファ層を示す。 FIGS. 7 (a), 8 (a), 9 (a), and 10 (a) are diffraction images by LEED after graphene formation, after depositing Pt, after annealing at 1000 ° C., and after annealing at 1200 ° C. 7 (b), FIG. 8 (b), FIG. 9 (b), and FIG. 10 (b) show schematic diagrams of corresponding structures, respectively. In FIG. 7A, points (spots) indicating SiC are surrounded by solid circles, and points indicating graphene are surrounded by broken circles. A small dot around each point indicates a buffer layer in which the graphene of the graphene layer 3 and the SiC of the electrode extraction region 1 are covalently bonded.
図7(a)ではバッファ層を示す点が観察され、図7(b)に示すようにグラフェン層3のグラフェンと電極取出領域1のSiCが結合したバッファ層3aが形成されていると考えられる。また、図8(a)及び図9(a)でもバッファ層3aを示す点が観察され、図8(b)及び図9(b)に示すように、Pt原子2aを堆積し、1000℃のアニールした後でもバッファ層3aが維持されていると考えられる。一方、図10(a)ではバッファ層3aを示す点が消失しており、図10(b)に示すように、1200℃のアニールによってPt原子2aがグラフェン層3と電極取出領域1との間に挿入され、バッファ層3aのグラフェンとSiCとの共有結合が切れたと考えられる。 In FIG. 7A, a point indicating the buffer layer is observed, and it is considered that the buffer layer 3a in which the graphene of the graphene layer 3 and the SiC of the electrode extraction region 1 are combined as shown in FIG. 7B is formed. . 8A and 9A, points indicating the buffer layer 3a are observed. As shown in FIGS. 8B and 9B, Pt atoms 2a are deposited, and the temperature is 1000 ° C. It is considered that the buffer layer 3a is maintained even after annealing. On the other hand, in FIG. 10A, the point indicating the buffer layer 3a disappears, and as shown in FIG. 10B, the Pt atoms 2a are moved between the graphene layer 3 and the electrode extraction region 1 by annealing at 1200 ° C. It is considered that the covalent bond between graphene and SiC in the buffer layer 3a was broken.
(第2の実施形態)
<SiCからなる半導体装置の構造>
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の一例としてMOSFETを説明する。第2の実施形態に係る半導体装置は、図10に示すように、第1導電型(n−型)のSiCからなる半導体層(ドリフト層)10と、ドリフト層10の上部に選択的に埋め込まれた第2導電型(p+型)のベース領域11と、ベース領域11の上部に選択的に埋め込まれた第1導電型(n+型)の第1主電極領域(ソース領域)13a,13bとを備える。
(Second Embodiment)
<Structure of semiconductor device made of SiC>
A MOSFET will be described as an example of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the semiconductor device according to the second embodiment is selectively embedded in the semiconductor layer (drift layer) 10 made of SiC of the first conductivity type (n − type) and the drift layer 10. A second conductivity type (p + type) base region 11 and a first conductivity type (n + type) first main electrode region (source region) 13a selectively embedded above the base region 11; 13b.
ベース領域11上からドリフト層10上に亘って、ゲート絶縁膜14を介してドープドポリシリコン等からなるゲート電極15a,15bがそれぞれ配置されている。ゲート電極15a,15bの上面及び側面は層間絶縁膜16で被覆されている。 Gate electrodes 15 a and 15 b made of doped polysilicon or the like are arranged from the base region 11 to the drift layer 10 via the gate insulating film 14. The upper and side surfaces of the gate electrodes 15 a and 15 b are covered with an interlayer insulating film 16.
ベース領域11上には、ソース領域13a,13bに接するように、ベース領域11よりも高不純物密度の第2導電型(p+型)のベースコンタクト領域12が埋め込まれている。ソース領域13a,13b及びベースコンタクト領域12上には、層間絶縁膜16を覆うように第1主電極(ソース電極)19が配置されている。ソース領域13a,13b及びベースコンタクト領域12は電極取出領域であり、ソース電極19とオーミックコンタクトを形成する。 A base contact region 12 of a second conductivity type (p + type) having a higher impurity density than that of the base region 11 is buried on the base region 11 so as to be in contact with the source regions 13a and 13b. A first main electrode (source electrode) 19 is disposed on the source regions 13 a and 13 b and the base contact region 12 so as to cover the interlayer insulating film 16. The source regions 13a and 13b and the base contact region 12 are electrode extraction regions, and form an ohmic contact with the source electrode 19.
p+型のベースコンタクト領域12とソース電極19との間には、インターカレーション層17及びグラフェン層18が選択的に配置されている。即ち、図10に示したp+型のベースコンタクト領域12、インターカレーション層17、グラフェン層18及びソース電極19の構造が、図1に示したSiCからなる半導体装置の電極取出領域1、インターカレーション層2、グラフェン層3及び金属電極4の構造に対応する。インターカレーション層17の材料としては、第13族(III族)の元素、グラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属、又は希土類元素が採用可能である。 An intercalation layer 17 and a graphene layer 18 are selectively disposed between the p + -type base contact region 12 and the source electrode 19. That is, the structure of the p + type base contact region 12, the intercalation layer 17, the graphene layer 18 and the source electrode 19 shown in FIG. 10 is the same as the electrode extraction region 1 of the semiconductor device made of SiC shown in FIG. This corresponds to the structure of the calation layer 2, the graphene layer 3, and the metal electrode 4. As a material of the intercalation layer 17, a Group 13 (Group III) element, a metal having a larger work function absolute value than graphene, or a rare earth element can be employed.
一方、図10に示したn+型のソース領域13a,13bとソース電極19との間には、インターカレーション層及びグラフェン層が無く、ソース領域13a,13bとソース電極19とが接している。 On the other hand, there are no intercalation layers and graphene layers between the n + -type source regions 13a and 13b and the source electrode 19 shown in FIG. 10, and the source regions 13a and 13b and the source electrode 19 are in contact with each other. .
ドリフト層10の下面には、ドリフト層10よりも高不純物密度の第1導電型(n+型)のSiCからなる第2主電極領域(ドレイン領域)20が配置されている。例えば、ドレイン領域20はSiC基板で構成され、ドリフト層10はエピタキシャル成長層で構成される。ドレイン領域20の下面には、第2主電極(ドレイン電極)21が配置されている。n+型のドレイン領域20とドレイン電極21との間には、インターカレーション層及びグラフェン層が無く、ドレイン領域20とドレイン電極21とが接している。 On the lower surface of the drift layer 10, a second main electrode region (drain region) 20 made of SiC of the first conductivity type (n + type) having a higher impurity density than the drift layer 10 is disposed. For example, the drain region 20 is composed of a SiC substrate, and the drift layer 10 is composed of an epitaxial growth layer. A second main electrode (drain electrode) 21 is disposed on the lower surface of the drain region 20. There is no intercalation layer and graphene layer between the n + -type drain region 20 and the drain electrode 21, and the drain region 20 and the drain electrode 21 are in contact with each other.
第2の実施形態に係る半導体装置によれば、n+型のソース領域13a,13bやn+型のドレイン領域20よりも相対的にコンタクト抵抗が高いp+型のベースコンタクト領域12のオーミックコンタクト部分において、ベースコンタクト領域12とソース電極19との間に選択的にインターカレーション層17及びグラフェン層18を配置する。これにより、ベースコンタクト領域12とグラフェン層18との間に界面ダイポールが形成され、コンタクト抵抗を低減することができる。 According to the semiconductor device of the second embodiment, the ohmic contact of the p + type base contact region 12 having a contact resistance relatively higher than that of the n + type source regions 13 a and 13 b and the n + type drain region 20. In part, the intercalation layer 17 and the graphene layer 18 are selectively disposed between the base contact region 12 and the source electrode 19. Thereby, an interface dipole is formed between the base contact region 12 and the graphene layer 18, and the contact resistance can be reduced.
<SiCからなる半導体装置の製造方法>
次に、図11〜図16を参照しながら、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する。なお、以下で説明するSiCからなる半導体装置の製造方法は一例であって、第2の実施形態に係る半導体装置はこれ以外の種々の方法でも製造可能である。
<Manufacturing method of semiconductor device made of SiC>
Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the method for manufacturing a semiconductor device made of SiC described below is an example, and the semiconductor device according to the second embodiment can be manufactured by various other methods.
図11に示すように、n+型のSiC基板をドレイン領域20として、ドレイン領域20上に、ドレイン領域20より低不純物密度のn−型のドリフト層10をエピタキシャル成長させる。 As shown in FIG. 11, an n − type drift layer 10 having an impurity density lower than that of the drain region 20 is epitaxially grown on the drain region 20 using an n + type SiC substrate as the drain region 20.
次に、ドリフト層10上にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をイオン注入用マスクと用いて、AlやB等のp型不純物をドリフト層10の表面に注入飛程が異なるように加速電圧を変えた多段のイオン注入をする。高加速電圧側ではp型のベース領域11を実現する低ドーズ量で多段イオン注入し、低加速電圧側ではp+型のベースコンタクト領域12を実現するように高加速電圧側よりも高ドーズ量でイオン注入する。マスクとして用いたフォトレジスト膜を除去する。 Next, a photoresist film is applied on the drift layer 10, and the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as an ion implantation mask, p-type impurities such as Al and B are implanted into the surface of the drift layer 10 in multiple stages by changing the acceleration voltage so that the implantation range is different. On the high acceleration voltage side, multi-stage ion implantation is performed at a low dose to realize the p-type base region 11, and on the low acceleration voltage side, a higher dose than the high acceleration voltage side is realized to realize the p + -type base contact region 12. Ion implantation. The photoresist film used as a mask is removed.
更に、ドリフト層10の上面にフォトレジスト膜を新たに塗布して、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして用いて、窒素(N)等のn型不純物イオンを選択的に多段に注入する。マスクとして用いたフォトレジスト膜を除去する。その後、熱処理を行って注入されたイオンを活性化させ、図12に示すように、ドリフト層10の上部にp型のベース領域11、p+型のベースコンタクト領域12及びn+型のソース領域13a,13bを形成する。 Further, a photoresist film is newly applied on the upper surface of the drift layer 10, and the photoresist film is patterned by using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as a mask, n-type impurity ions such as nitrogen (N) are selectively implanted in multiple stages. The photoresist film used as a mask is removed. Thereafter, heat treatment is performed to activate the implanted ions, and as shown in FIG. 12, a p-type base region 11, a p + -type base contact region 12, and an n + -type source region are formed on the drift layer 10. 13a and 13b are formed.
次に、ドリフト層10の表面を熱酸化し、シリコン酸化膜(SiO2膜)からなるゲート絶縁膜14を形成する。そして、CVD法等により、ゲート絶縁膜14上にn型の不純物を添加したポリシリコン層(ドープドポリシリコン層)を堆積する。そして、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング等により、ゲート絶縁膜14及びドープドポリシリコン層の一部を選択的に除去して、図13に示すように、ゲート電極15a,15bを形成する。 Next, the surface of the drift layer 10 is thermally oxidized to form a gate insulating film 14 made of a silicon oxide film (SiO 2 film). Then, a polysilicon layer (doped polysilicon layer) to which an n-type impurity is added is deposited on the gate insulating film 14 by a CVD method or the like. Then, a part of the gate insulating film 14 and the doped polysilicon layer is selectively removed by photolithography technique, dry etching, etc., and gate electrodes 15a and 15b are formed as shown in FIG.
次に、CVD法等により、ゲート電極15a,15b、ソース領域13a,13b及びベースコンタクト領域12の上面にリンシリケートグラス(PSG)膜等からなる層間絶縁膜16を堆積する。次に、層間絶縁膜16上にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして用いて、ドライエッチングにより層間絶縁膜16の一部を選択的に除去して、ベースコンタクト領域12及びソース領域13a,13bを露出させた後、フォトレジスト膜を除去する。この結果、図14に示すように、ゲート電極15a,15bを覆うように層間絶縁膜16が形成される。 Next, an interlayer insulating film 16 made of a phosphorous silicate glass (PSG) film or the like is deposited on the upper surfaces of the gate electrodes 15a and 15b, the source regions 13a and 13b, and the base contact region 12 by a CVD method or the like. Next, a photoresist film is applied on the interlayer insulating film 16, and the photoresist film is patterned by using a photolithography technique. Using the patterned photoresist film as a mask, a part of the interlayer insulating film 16 is selectively removed by dry etching to expose the base contact region 12 and the source regions 13a and 13b, and then the photoresist film is formed. Remove. As a result, as shown in FIG. 14, an interlayer insulating film 16 is formed so as to cover the gate electrodes 15a and 15b.
次に、熱処理等により、ベースコンタクト領域12の上面にグラフェン層18を選択的に形成する。なお、ソース領域13a,13bの上面にもグラフェン層18を形成してもよい。そして、SiO2膜等のマスクを用いて、スパッタリング法又は蒸着法等により、グラフェン層18の上面に選択的に、インターカレーション層17を構成する原子を堆積する。その後、熱処理を行うことにより、堆積した原子をグラフェン層18とベースコンタクト領域12の間に挿入(インターカレーション)し、グラフェン層18とベースコンタクト領域12との間にインターカレーション層17を選択的に形成する。 Next, the graphene layer 18 is selectively formed on the upper surface of the base contact region 12 by heat treatment or the like. Note that the graphene layer 18 may also be formed on the upper surfaces of the source regions 13a and 13b. Then, using a mask such as a SiO 2 film, atoms constituting the intercalation layer 17 are selectively deposited on the upper surface of the graphene layer 18 by sputtering or vapor deposition. Thereafter, by performing heat treatment, the deposited atoms are inserted (intercalated) between the graphene layer 18 and the base contact region 12, and the intercalation layer 17 is selected between the graphene layer 18 and the base contact region 12. Form.
次に、スパッタリング法又は蒸着法等により、グラフェン層18及びソース領域13a,13bにAu等の金属膜を堆積し、フォトレジスト膜を除去することによりソース電極19を形成する。その後、スパッタリング法又は蒸着法等により、図10に示すように、ドレイン領域20の下面にドレイン電極21を形成する。このようにして、第2の実施形態に係る半導体装置が完成する。 Next, a metal film such as Au is deposited on the graphene layer 18 and the source regions 13a and 13b by sputtering or vapor deposition, and the source electrode 19 is formed by removing the photoresist film. Thereafter, a drain electrode 21 is formed on the lower surface of the drain region 20 by sputtering or vapor deposition, as shown in FIG. In this way, the semiconductor device according to the second embodiment is completed.
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は第1及び第2の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、第1及び第2の実施形態においては、SiCからなる電極取出領域1を用いたSiCからなる半導体装置を例示したが、SiC以外の窒化ガリウム(GaN)又はダイヤモンド等のワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域1を用いた半導体装置に適用することも可能である。 For example, in the first and second embodiments, the semiconductor device made of SiC using the electrode extraction region 1 made of SiC is exemplified, but from a wide band gap semiconductor such as gallium nitride (GaN) or diamond other than SiC. The present invention can also be applied to a semiconductor device using the electrode extraction region 1.
また、第1の実施形態に係る半導体装置において、図17に示すように、グラフェン層3と金属電極4との間に、互いに異なる種類の原子からなる複数のインターカレーション層2A,2Bが配置されていてもよい。図17に示す構造を製造する際には、電極取出領域1の上面にグラフェン層3を形成後、真空蒸着法又はスパッタリング法等により、グラフェン層3の上面に複数のインターカレーション層2A,2Bを構成する原子を順次堆積する。その後、熱処理を行うことにより、堆積した原子が電極取出領域1とグラフェン層3との間に順次挿入されて、複数のインターカレーション層2A,2Bが形成される。なお、図17では互いに異なる2種類のインターカレーション層2A,2Bが配置された構造を例示するが、3種類以上のインターカレーション層が配置されていてもよい。 In the semiconductor device according to the first embodiment, as shown in FIG. 17, a plurality of intercalation layers 2A and 2B made of different types of atoms are arranged between the graphene layer 3 and the metal electrode 4. May be. When the structure shown in FIG. 17 is manufactured, after the graphene layer 3 is formed on the upper surface of the electrode extraction region 1, a plurality of intercalation layers 2A and 2B are formed on the upper surface of the graphene layer 3 by vacuum deposition or sputtering. Are sequentially deposited. Thereafter, by performing heat treatment, the deposited atoms are sequentially inserted between the electrode extraction region 1 and the graphene layer 3 to form a plurality of intercalation layers 2A and 2B. FIG. 17 illustrates a structure in which two different types of intercalation layers 2A and 2B are arranged, but three or more types of intercalation layers may be arranged.
また、第1の実施形態に係る半導体装置において、図1に示すように、グラフェン層3と金属電極4とが接する構造を例示したが、グラフェン層3と金属電極4との間に、絶縁体である六方晶窒化ホウ素(h−BN)の層(h−BN層)が設けられていてもよい。h−BN層は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。h−BN層は、グラフェン層3と金属電極4とが相互に作用して悪影響が及ぶことを防止する機能を有する。グラフェン層3の形成後、金属電極4の形成前に、グラフェン層3の上に例えば単層のh−BN層を形成すればよい。h−BN層は、例えばCVD法、MBE法、及び予め形成したh−BN層をグラフェン層3上に転写する方法によって形成可能である。 In the semiconductor device according to the first embodiment, as illustrated in FIG. 1, the structure in which the graphene layer 3 and the metal electrode 4 are in contact with each other is illustrated, but an insulator is provided between the graphene layer 3 and the metal electrode 4. A hexagonal boron nitride (h-BN) layer (h-BN layer) may be provided. The h-BN layer may have a single layer structure or a stacked structure. The h-BN layer has a function of preventing the graphene layer 3 and the metal electrode 4 from interacting and adversely affecting each other. For example, a single h-BN layer may be formed on the graphene layer 3 after the formation of the graphene layer 3 and before the formation of the metal electrode 4. The h-BN layer can be formed by, for example, a CVD method, an MBE method, and a method of transferring a previously formed h-BN layer onto the graphene layer 3.
また、第2の実施形態に係る半導体装置において、図10に示すように、n+型のソース領域13a,13bとソース電極19との間には、インターカレーション層及びグラフェン層が無く、ソース領域13a,13bとソース電極19とが接している場合を例示したが、図18に示すように、ソース領域13a,13bとソース電極19との間に、インターカレーション層17a,17b及びグラフェン層18a,18bがそれぞれ配置されていてもよい。即ち、ソース領域13a,13bの上面にインターカレーション層17a,17bが配置され、インターカレーション層17a,17bの上面にグラフェン層18a,18bが配置されていてもよい。この場合、ソース領域13a,13bがn型であるため、インターカレーション層17a,17bを構成する材料として、第5族の遷移金属又は第15族(V族)の元素が採用すれば、インターカレーション層17a,17bが界面ダイポールを形成できる。また、ソース領域13a,13bとソース電極19との間のインターカレーション層17a,17bが1原子層未満の原子数の吸着層で疎に構成されていてもよい。図18に示した構造は、例えば熱処理によりグラフェン層18,18a,18bを一括して形成した後、蒸着等により選択的にグラフェン層18を構成する原子と、グラフェン層18a,18bを構成する原子を順次堆積し、熱処理を一括して行うことで形成できる。 In the semiconductor device according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, there are no intercalation layer and graphene layer between the n + type source regions 13a and 13b and the source electrode 19, and the source Although the case where the regions 13a and 13b and the source electrode 19 are in contact with each other is illustrated, as shown in FIG. 18, the intercalation layers 17a and 17b and the graphene layer are provided between the source regions 13a and 13b and the source electrode 19. 18a and 18b may be respectively arranged. That is, the intercalation layers 17a and 17b may be disposed on the upper surfaces of the source regions 13a and 13b, and the graphene layers 18a and 18b may be disposed on the upper surfaces of the intercalation layers 17a and 17b. In this case, since the source regions 13a and 13b are n-type, if a Group 5 transition metal or a Group 15 (Group V) element is used as a material constituting the intercalation layers 17a and 17b, an inter Calation layers 17a and 17b can form an interface dipole. Further, the intercalation layers 17a and 17b between the source regions 13a and 13b and the source electrode 19 may be sparsely configured by an adsorption layer having an atom number of less than one atomic layer. In the structure shown in FIG. 18, for example, after the graphene layers 18, 18 a, and 18 b are collectively formed by heat treatment, the atoms that selectively form the graphene layer 18 by vapor deposition or the like and the atoms that form the graphene layers 18 a and 18 b Can be formed by sequentially depositing and performing heat treatment collectively.
また、第2の実施形態に係る半導体装置として、図10にプレナー型且つ縦型のパワーMOSFETの構造を例示したが、図10に示した構造以外の種々の構造にも本発明の半導体装置は適用可能である。更に、酸化膜をゲート絶縁膜とするMOSFETに本発明の半導体装置の適用範囲が限定されるものではなく、酸化膜以外のゲート絶縁膜を用いたMISFETでも構わない。又、本発明のSiCからなる半導体装置はFETに限定されるものでもなく、IGBTやSIT等のワイドバンドギャップ半導体からなる電極取出領域と金属電極とのオーミックコンタクトを形成する半導体装置であれば適用可能である。 Further, as the semiconductor device according to the second embodiment, the structure of the planar and vertical power MOSFETs is illustrated in FIG. 10, but the semiconductor device of the present invention is applicable to various structures other than the structure shown in FIG. Applicable. Furthermore, the application range of the semiconductor device of the present invention is not limited to a MOSFET having an oxide film as a gate insulating film, and a MISFET using a gate insulating film other than an oxide film may be used. Further, the semiconductor device made of SiC of the present invention is not limited to an FET, but can be applied to any semiconductor device that forms an ohmic contact between an electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor such as IGBT or SIT and a metal electrode. Is possible.
例えばIGBTの場合、ドリフト層の下面側のp+型のコレクタ領域と、その下面側のコレクタ電極との間にインターカレーション層及びグラフェン層を配置してもよい。即ち、p+型のコレクタ領域の下面にインターカレーション層が配置され、インターカレーション層の下面にグラフェン層が配置されていてもよい。インターカレーション層の材料として第13族(III族)の元素、グラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属、又は希土類元素を採用することにより、インターカレーション層がコレクタ領域とグラフェン層との間に界面ダイポールを形成できる。 For example, in the case of an IGBT, an intercalation layer and a graphene layer may be disposed between a p + -type collector region on the lower surface side of the drift layer and a collector electrode on the lower surface side. That is, an intercalation layer may be disposed on the lower surface of the p + -type collector region, and a graphene layer may be disposed on the lower surface of the intercalation layer. By using a Group 13 (Group III) element, a metal whose work function has a larger absolute value than graphene, or a rare earth element as the material of the intercalation layer, the intercalation layer is formed between the collector region and the graphene layer. An interfacial dipole can be formed between them.
1…電極取出領域
2,2A,2B,17,17a,17b…インターカレーション層
3,18,18a,18b…グラフェン層
3a…バッファ層
4…金属電極
10…ドリフト層
11…ベース領域
12…ベースコンタクト領域
13a,13b…ソース領域
14…ゲート絶縁膜
15a,15b…ゲート電極
16…層間絶縁膜
19…ソース電極
20…ドレイン領域
21…ドレイン電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode extraction area | region 2, 2A, 2B, 17, 17a, 17b ... Intercalation layer 3, 18, 18a, 18b ... Graphene layer 3a ... Buffer layer 4 ... Metal electrode 10 ... Drift layer 11 ... Base region 12 ... Base Contact region 13a, 13b ... Source region 14 ... Gate insulating film 15a, 15b ... Gate electrode 16 ... Interlayer insulating film 19 ... Source electrode 20 ... Drain region 21 ... Drain electrode
Claims (12)
前記電極取出領域の上面に配置されたインターカレーション層と、
前記インターカレーション層の上面に配置されたグラフェン層と、
前記グラフェン層の上面に配置された金属電極
とを備え、前記インターカレーション層が前記電極取出領域と前記グラフェン層との間に界面ダイポールを形成することを特徴とする半導体装置。 An electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor provided in a part of the active region;
An intercalation layer disposed on the upper surface of the electrode extraction region;
A graphene layer disposed on an upper surface of the intercalation layer;
And a metal electrode disposed on an upper surface of the graphene layer, wherein the intercalation layer forms an interface dipole between the electrode extraction region and the graphene layer.
前記インターカレーション層が第13族の元素からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The electrode extraction region is p-type;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the intercalation layer is made of a Group 13 element.
前記インターカレーション層がグラフェンよりも仕事関数の絶対値が大きい金属からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The electrode extraction region is p-type;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the intercalation layer is made of a metal having an absolute value of a work function larger than that of graphene.
前記インターカレーション層が希土類元素からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The electrode extraction region is p-type;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the intercalation layer is made of a rare earth element.
前記インターカレーション層が第5族の遷移金属及び第15族の元素の少なくとも一方からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The electrode extraction region is n-type;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the intercalation layer is made of at least one of a Group 5 transition metal and a Group 15 element.
前記半導体層の上部に設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる第1導電型の第1電極取出領域と、
前記第1電極取出領域の上面に配置された第1インターカレーション層と、
前記第1インターカレーション層の上面に配置された第1グラフェン層と、
前記半導体層の上部に前記第1電極取出領域に接して設けられたワイドバンドギャップ半導体からなる第2導電型の第2電極取出領域と、
前記第1グラフェン層及び前記第2電極取出領域の上面に配置された第1主電極
とを備え、前記第1インターカレーション層が前記第1電極取出領域と前記第1グラフェン層との間に界面ダイポールを形成することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer made of a wide band gap semiconductor;
A first electrode extraction region of a first conductivity type made of a wide band gap semiconductor provided on the semiconductor layer;
A first intercalation layer disposed on an upper surface of the first electrode extraction region;
A first graphene layer disposed on an upper surface of the first intercalation layer;
A second conductivity type second electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor provided on the semiconductor layer in contact with the first electrode extraction region;
A first main electrode disposed on an upper surface of the first graphene layer and the second electrode extraction region, wherein the first intercalation layer is interposed between the first electrode extraction region and the first graphene layer. A semiconductor device characterized by forming an interface dipole.
前記第2インターカレーション層の上面に配置された第2グラフェン層
とを更に備え、前記第2インターカレーション層が前記第2電極取出領域と前記第2グラフェン層との間に界面ダイポールを形成することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。 A second intercalation layer disposed on the upper surface of the second electrode extraction region;
A second graphene layer disposed on an upper surface of the second intercalation layer, and the second intercalation layer forms an interface dipole between the second electrode extraction region and the second graphene layer. The semiconductor device according to claim 8.
前記第3電極取出領域の下面に配置された第3インターカレーション層と、
前記第3インターカレーション層の下面に配置された第3グラフェン層と、
前記第3グラフェン層の下面に配置された第2主電極
とを更に備え、前記第3インターカレーション層が前記第3電極取出領域と前記第3グラフェン層との間に界面ダイポールを形成することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置。 A third electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor provided under the semiconductor layer;
A third intercalation layer disposed on the lower surface of the third electrode extraction region;
A third graphene layer disposed on a lower surface of the third intercalation layer;
A second main electrode disposed on a lower surface of the third graphene layer, and the third intercalation layer forms an interface dipole between the third electrode extraction region and the third graphene layer. The semiconductor device according to claim 8, wherein:
前記グラフェン層の上面に、インターカレーション層を構成するための原子を堆積する工程と、
熱処理を行い、前記堆積した原子を前記グラフェン層と前記電極取出領域との界面に挿入することにより、前記電極取出領域と前記グラフェン層との間に界面ダイポールを形成する前記インターカレーション層を形成する工程と、
前記グラフェン層の上面に金属電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a graphene layer on the upper surface of the electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor provided in a part of the active region;
Depositing atoms for forming an intercalation layer on the top surface of the graphene layer;
Forming the intercalation layer that forms an interface dipole between the electrode extraction region and the graphene layer by performing heat treatment and inserting the deposited atoms into the interface between the graphene layer and the electrode extraction region And a process of
Forming a metal electrode on an upper surface of the graphene layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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