JP7019995B2 - Semiconductor devices and their manufacturing methods - Google Patents
Semiconductor devices and their manufacturing methods Download PDFInfo
- Publication number
- JP7019995B2 JP7019995B2 JP2017159632A JP2017159632A JP7019995B2 JP 7019995 B2 JP7019995 B2 JP 7019995B2 JP 2017159632 A JP2017159632 A JP 2017159632A JP 2017159632 A JP2017159632 A JP 2017159632A JP 7019995 B2 JP7019995 B2 JP 7019995B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- extraction region
- electrode extraction
- graphene
- intercalation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 105
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 129
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 128
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 98
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims description 95
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims description 94
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 229910052696 pnictogen Inorganic materials 0.000 claims 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 217
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 49
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 19
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000000004 low energy electron diffraction Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000413 phospholytic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/23—Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
- H10D64/251—Source or drain electrodes for field-effect devices
- H10D64/252—Source or drain electrodes for field-effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
-
- 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
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/881—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being a two-dimensional material
- H10D62/882—Graphene
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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 bandgap 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, the energy loss during operation of a MOSFET is mainly dominated by the loss 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 in the case of manufacturing a semiconductor device made of SiC, the formation of ohmic contact between the electrode extraction region made of SiC and the metal electrode is one of the technical issues.
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
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, it is an object of the present invention 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, 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 aspect of the present invention includes (a) an electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor provided in a part of the active region, (b) an intercalation layer arranged on the upper surface of the electrode extraction region, and (c). ) A graphene layer arranged on the upper surface of the intercalation layer and (d) a metal electrode arranged on the upper surface of the graphene layer, and the intercalation layer provides an interfacial dipole between the electrode extraction region and the graphene layer. The gist is a semiconductor device characterized by forming.
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。 Another aspect of the present invention includes (a) a semiconductor layer made of a wideband gap semiconductor, and (b) a first conductive type first electrode extraction region made of a wideband gap semiconductor provided above the semiconductor layer. (C) An intercalation layer arranged on the upper surface of the first electrode extraction region, (d) a graphene layer arranged on the upper surface of the intercalation layer, and (e) a first electrode extraction region on the upper part of the semiconductor layer. It is provided with a second conductive type second electrode extraction region made of a wide band gap semiconductor provided in contact with the (f) graphene layer and a first main electrode arranged on the upper surface of the second electrode extraction region. The gist of the present invention is a semiconductor device characterized in that the curation layer forms an interfacial 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。 Other embodiments of the present invention include (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 an active region, and (b) an interposition on the upper surface of the graphene layer. By depositing the atoms to form the curation layer and (c) heat treatment and inserting the deposited atoms into the interface between the graphene layer and the graphene extraction region, between the electrode extraction region and the graphene layer. The gist of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming an intercalation layer for forming an interfacial dipole and a step of (d) forming a metal electrode on the 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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible 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, and a method for manufacturing the same.
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。 Hereinafter, the 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 designated 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 plane dimensions, the ratio of the thickness of each layer, etc. are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following explanation. In addition, it goes without saying that parts 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。 As used herein, 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), the semiconductor region, which is either the emitter region or the collector region, is the semiconductor region, and in the static induction thyristor (SI thyristor) or the gate turn-off thyristor (GTO), either the anode region or the cathode region. It means a semiconductor region on one side. The "second main electrode region" is a semiconductor region that is either a source region or a drain region that does not become the first main electrode region in FET or SIT, and is the first main electrode region in IGBT. In SI thyristors and GTOs, it means a region that is either an anode region or a cathode region that is not the first main electrode region. That is, if the "first main electrode region" is the source region, the "second main electrode region" means the drain region. When the "first main electrode region" is the emitter region, the "second main electrode region" means the collector region. When the "first main electrode region" is the anode region, the "second main electrode region" means the 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 the present specification, the case where the first conductive type is n type and the second conductive type is p type will be described schematically, but the conductive type is selected in the opposite relationship, and the first conductive type is p type and the first. 2 The conductive type may be n type. Further, in the present specification and the attached drawings, "+" and "-" added with superscripts to "n" and "p" are compared with the semiconductor region in which "+" and "-" are not added. This means that the semiconductor regions have relatively high or low impurity densities, respectively. Further, in the present specification, the member or region to which the "first conductive type" and the "second conductive type" are limited means a member or region made of a semiconductor material without any particular limitation. That is technically and logically self-evident. Further, in the present specification, in the notation of the Miller index, "-" means a bar attached to the index immediately after that, and a negative index is represented by adding "-" in front of the 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 cross-sectional view, and for example, the orientation of the semiconductor device may be changed by 90 ° for observation. For example, the names of "upper" and "lower" become "left" and "right", and it goes without saying that the relationship between the names of "upper" and "lower" is 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 has an
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。
The
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
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
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
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。 For a metal having an absolute value of work function larger than that of graphene, it is preferable that the absolute value of the work function is 5.0 eV or more. Metals with a higher work function absolute value than graphene are platinum (Pt), gold (Au), ruthenium (Rb), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), renium (Re), and iridium ( It is selected from the group consisting of 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). Lantanoids (excluding radioactive elements) are lanthanum (La), cerium (Ce), placeodim (Pr), neodym (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadrinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium. It is selected from the group consisting of (Dy), holmium (Ho), erybium (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
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
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
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 the electrode material of the
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 in which the structure shown in FIG. 1 is rotated 90 ° counterclockwise, and a band diagram corresponding to the structure. As shown in FIG. 2, the electron affinity of p + type 4H- SiC constituting the
<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 the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5, focusing on the
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, which has been mirror-polished on both sides by chemical mechanical polishing (CMP), is prepared. The thickness of the SiC wafer may be, for example, 430 μm. The main surface of the SiC wafer may be, for example, a (0001) surface 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 a chemical vapor deposition (CVD) method. The impurity density and thickness of this epitaxial layer may be, for example, 1 × 10 19 / cm 3 and 10 μm, respectively. As a result, an epitaxial wafer formed by growing an epitaxial layer on the SiC wafer is formed. Next, an active region is built in the upper part of the epitaxial layer by a general method. However, here, a detailed description of the specific manufacturing process of the active region will be omitted. That is, in the following description, the
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
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 heating the
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, either a group 13 element (group III element) constituting the
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
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-mentioned method for manufacturing a semiconductor device made of SiC, the process proceeds to the metallization step in a wafer state, and after the metallization step is completed, the semiconductor device is formed into a chip by dicing, but the procedure is not limited to this. Depending on the request of the manufacturing equipment, etc., the
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, by arranging the
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。
Although the case where the
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
<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 Example>
As the first embodiment of the first embodiment, a laminated structure of a p-type
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 requirement, and the contact resistance is 10 -2 Ω / cm 2 units. It was confirmed that the contact resistance could be significantly reduced compared to the above.
<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 Example>
As a second embodiment of the first embodiment, after forming the
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。
7 (a), 8 (a), 9 (a), and 10 (a) are diffraction images by LEED after graphene formation, Pt deposition, 1000 ° C annealing, and 1200 ° C annealing. 7 (b), FIG. 8 (b), FIG. 9 (b), and FIG. 10 (b) show schematic views of the corresponding structures, respectively. In FIG. 7A, the points (spots) indicating SiC are circled with a solid line, and the points indicating graphene are circled with a broken line. The small dots around each point indicate the buffer layer in which the graphene of the
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
(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 the 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 the first conductive type (n − type) SiC and the upper part of the
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。
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 second conductive type (p + type)
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
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 is no intercalation layer and graphene layer between the n +
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
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 according to the second embodiment, the ohmic contact of the p + type
<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. 11 to 16. 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, the n + type SiC substrate is used as the
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 onto the
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 to the upper surface of the
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
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
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
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
(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 mentioned above, the invention has been described by the first and second embodiments, but the statements and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the invention. This disclosure will reveal to those skilled in the art various alternative embodiments, examples and operational techniques.
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, a semiconductor device made of SiC using the
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。
Further, in the semiconductor device according to the first embodiment, as shown in FIG. 17, a plurality of
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。
Further, in the semiconductor device according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, a structure in which the
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。
Further, in the semiconductor device according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, there is no intercalation layer and graphene layer between the n +
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 type and vertical power MOSFET is illustrated in FIG. 10, but the semiconductor device of the present invention can be used in various structures other than the structure shown in FIG. Applicable. Further, the applicable range of the semiconductor device of the present invention is not limited to the MOSFET in which the oxide film is the gate insulating film, and a MISFET using a gate insulating film other than the oxide film may be used. Further, the semiconductor device made of SiC of the present invention is not limited to FET, and is applicable as long as it is a semiconductor device that forms an ohmic contact between an electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor such as an IGBT or SIT and a metal electrode. It 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 arranged between the p + type collector region on the lower surface side of the drift layer and the collector electrode on the lower surface side thereof. That is, the intercalation layer may be arranged on the lower surface of the p + type collector region, and the graphene layer may be arranged on the lower surface of the intercalation layer. By adopting a Group 13 (Group III) element, a metal having a larger absolute value of work function than graphene, or a rare earth element as the material of the intercalation layer, the intercalation layer can be formed between the collector region and the graphene layer. Interfacial dipoles 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
1 ...
Claims (8)
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し、
前記電極取出領域がp型である場合、前記インターカレーション層が、第13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、及び希土類元素の少なくともいずれかからなり、
前記電極取出領域がn型である場合、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いずれかからなることを特徴とする半導体装置。 An electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor provided in a part of the active region,
An intercalation layer arranged on the upper surface of the electrode extraction region,
The graphene layer arranged on the upper surface of the intercalation layer and
A metal electrode arranged on the upper surface of the graphene layer is provided, and the intercalation layer forms an interfacial dipole between the electrode extraction region and the graphene layer.
When the electrode extraction region is p-type, the intercalation layer is composed of at least one of a group 13 element, a metal having a higher absolute value of work function than graphene, and a rare earth element.
When the electrode extraction region is n-type, the semiconductor device is characterized in that the intercalation layer is composed 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し、
前記第1電極取出領域がp型である場合、前記第1インターカレーション層が、第13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、及び希土類元素の少なくともいずれかからなり、
前記第1電極取出領域がn型である場合、前記第1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いずれかからなることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer made of wide bandgap semiconductors and
A first conductive type first electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor provided on the upper part of the semiconductor layer, and
The first intercalation layer arranged on the upper surface of the first electrode extraction region,
The first graphene layer arranged on the upper surface of the first intercalation layer,
A second conductive type second electrode extraction region made of a wide bandgap semiconductor provided in contact with the first electrode extraction region on the upper part of the semiconductor layer.
The first graphene layer and the first main electrode arranged on the upper surface of the second electrode extraction region are provided, and the first intercalation layer is provided between the first electrode extraction region and the first graphene layer. Forming an interfacial dipole,
When the first electrode extraction region is p-type, the first intercalation layer is composed of at least one of a group 13 element, a metal having a higher absolute value of work function than graphene, and a rare earth element.
When the first electrode extraction region is n-type, the semiconductor device is characterized in that the first intercalation layer is composed of at least one of a Group 5 transition metal and a Group 15 element .
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し、
前記第2電極取出領域がp型である場合、前記第2インターカレーション層が、第13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、及び希土類元素の少なくともいずれかからなり、
前記第2電極取出領域がn型である場合、前記第2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いずれかからなることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 The second intercalation layer arranged on the upper surface of the second electrode extraction region,
A second graphene layer arranged on the upper surface of the second intercalation layer is further provided, and the second intercalation layer forms an interface dipole between the second electrode extraction region and the second graphene layer. death,
When the second electrode extraction region is p-type, the second intercalation layer is composed of at least one of a group 13 element, a metal having a higher absolute value of work function than graphene, and a rare earth element.
The fourth aspect of claim 4 , wherein when the second electrode extraction region is n-type, the second intercalation layer is composed of at least one of a Group 5 transition metal and a Group 15 element. Semiconductor device.
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し、
前記第3電極取出領域がp型である場合、前記第3インターカレーション層が、第13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、及び希土類元素の少なくともいずれかからなり、
前記第3電極取出領域がn型である場合、前記第3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いずれかからなることを特徴とする請求項4~6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 bandgap semiconductor provided in the lower part of the semiconductor layer, and
A third intercalation layer arranged on the lower surface of the third electrode extraction region,
A third graphene layer arranged on the lower surface of the third intercalation layer,
A second main electrode arranged on the lower surface of the third graphene layer is further provided, and the third intercalation layer forms an interfacial dipole between the third electrode extraction region and the third graphene layer.
When the third electrode extraction region is p-type, the third intercalation layer is composed of at least one of a group 13 element, a metal having a higher absolute value of work function than graphene, and a rare earth element.
Claims 4 to 6 , wherein when the third electrode extraction region is n-type, the third intercalation layer is composed of at least one of a group 5 transition metal and a group 15 element. The semiconductor device according to any one item.
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
とを含み、
前記電極取出領域がp型である場合、前記インターカレーション層が、第13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、及び希土類元素の少なくともいずれかからなり、
前記電極取出領域がn型である場合、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いずれかからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 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
A step of depositing atoms for forming an intercalation layer on the upper surface of the graphene layer, and
By performing heat treatment and inserting the deposited atoms into the interface between the graphene layer and the electrode extraction region, the intercalation layer forming an interface dipole is formed between the electrode extraction region and the graphene layer. And the process to do
Including the step of forming a metal electrode on the upper surface of the graphene layer.
When the electrode extraction region is p-type, the intercalation layer is composed of at least one of a group 13 element, a metal having a higher absolute value of work function than graphene, and a rare earth element.
A method for manufacturing a semiconductor device , wherein when the electrode extraction region is n-type, the intercalation layer is composed of at least one of a Group 5 transition metal and a Group 15 element .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017159632A JP7019995B2 (en) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | Semiconductor devices and their manufacturing methods |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017159632A JP7019995B2 (en) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | Semiconductor devices and their manufacturing methods |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019040921A JP2019040921A (en) | 2019-03-14 |
JP7019995B2 true JP7019995B2 (en) | 2022-02-16 |
Family
ID=65726723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017159632A Active JP7019995B2 (en) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | Semiconductor devices and their manufacturing methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7019995B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230028816A1 (en) * | 2019-12-24 | 2023-01-26 | Tokyo Electron Limited | Film forming method and film forming system |
KR102669894B1 (en) * | 2022-04-18 | 2024-05-28 | 경희대학교 산학협력단 | Filterless bilateral majority carrier type color photodetector and fabricating method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012186324A (en) | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
WO2016002386A1 (en) | 2014-07-02 | 2016-01-07 | 富士電機株式会社 | Silicon carbide semiconductor element production method |
JP2016219788A (en) | 2015-05-20 | 2016-12-22 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Semiconductor device including metal-two-dimensional material-semiconductor junction |
-
2017
- 2017-08-22 JP JP2017159632A patent/JP7019995B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012186324A (en) | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
WO2016002386A1 (en) | 2014-07-02 | 2016-01-07 | 富士電機株式会社 | Silicon carbide semiconductor element production method |
JP2016219788A (en) | 2015-05-20 | 2016-12-22 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Semiconductor device including metal-two-dimensional material-semiconductor junction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019040921A (en) | 2019-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6676254B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5344037B2 (en) | Silicon carbide substrate and semiconductor device | |
US10037886B2 (en) | Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device using graphene and hexagonal boron nitride | |
US7622763B2 (en) | Field effect transistor and method for manufacturing same | |
JP6803232B2 (en) | New laminate | |
JP6989537B2 (en) | Semiconductor devices, inverter circuits, drives, vehicles, and elevators | |
JP6246613B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN104638010B (en) | A kind of GaN normally-off MISFET devices laterally turned on and preparation method thereof | |
CN105765698A (en) | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
US6468890B2 (en) | Semiconductor device with ohmic contact-connection and method for the ohmic contact-connection of a semiconductor device | |
JP7019995B2 (en) | Semiconductor devices and their manufacturing methods | |
US9728633B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same | |
CN105074930B9 (en) | Sic semiconductor device | |
JP5802492B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5596653B2 (en) | Field effect transistor and manufacturing method thereof | |
TW201131756A (en) | Silicon carbide substrate | |
JP7196458B2 (en) | Method for manufacturing insulated gate semiconductor device | |
WO2017138499A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor element, and semiconductor substrate | |
CN116072707B (en) | Planar SiC MOSFET containing rare earth gate dielectric layer and manufacturing method thereof | |
US20240321947A1 (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
JP7072148B2 (en) | Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, inverter circuits, drives, vehicles, and elevators | |
WO2012053253A1 (en) | Composite substrate having single crystal silicon carbide substrate | |
JP2008118043A (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190401 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190726 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200714 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210409 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210525 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7019995 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |