[发明专利]碳化硅半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了碳化硅(SiC)的半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年来，提出过如下的场效应晶体管(Field Effect Transistor；FET)，即，在电流流入的源电极与电流流出的漏电极之间设置栅电极，利用施加在栅电极上的电压来控制源/漏之间的电流(漏电流)。在场效应晶体管中，有在栅中具有MOS结构的MOS型(MOSFET)和使用了pn结或肖特基结的结型。

在将栅电极设为MOS结构的MOSFET中，利用在半导体表面形成由少数的载流子造成的反转层，来控制漏电流所流过的沟道区域的传导率。此外，由于一旦对栅电压赋予变化，电流值就会变化，因此能够作为电信号的放大或电流的通/断开关发挥作用。

对于如上所述在栅中具有MOS结构的半导体装置，有使用了由碳化硅构成的半导体的碳化硅半导体装置(MOSFET)(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利第3307184号公报

发明内容

但是，由于碳化硅(SiC)一般来说载流子的迁移率小，MOS界面特性不够充分，使得MOS晶体管的沟道迁移率小，因此有制成元件后的接通电阻高而电流损耗变大的问题。

本发明是鉴于上述以往的问题而完成的，其目的在于，提供碳化硅半导体装置及其制造方法，该碳化硅半导体装置的沟道形成区域中的载流子的迁移率大，接通电阻低，元件特性优良。

用于解决上述问题的本发明的碳化硅半导体装置是利用栅电压来控制源区域与漏区域之间的载流子的流动的碳化硅半导体装置，至少具备碳化硅基板和沟道层，所述沟道层设于所述碳化硅基板上，构成所述源区域与所述漏区域之间的载流子通道中的至少一部分，含有Si_1-xGe_xC晶体(0≤x＜1)和Ge浓度高于该晶体的Ge粒状晶体。

本发明的碳化硅半导体装置中，在源区域与漏区域之间的载流子通道中的至少一部分具备含有Si_1-xGe_xC晶体(0≤x＜1)和Ge浓度高于该晶体的Ge粒状晶体的沟道层。本发明的沟道层由于含有与碳化硅相比迁移率、晶格常数大、禁带宽度小的Ge粒状晶体，因此沟道形成区域中的载流子的迁移率大，接通电阻低，元件特性优良。

本发明的碳化硅半导体装置也可以在所述沟道层上还具备接触层。通过在本发明的碳化硅半导体装置中设置接触层，就可以减小源电极、漏电极的接触电阻。

本发明的碳化硅半导体装置的所述Ge粒状晶体也可以与所述碳化硅基板和所述接触层相接。通过将本发明的碳化硅半导体装置设为此种构成，就可以将碳化硅半导体基板与接触层通过迁移率大的Ge粒状晶体来连接，可以有效地获得Ge浓度高的半导体层。其结果是，可以进一步提高载流子的迁移率。

本发明的碳化硅半导体装置中，所述接触层既可以是形成于所述沟道层表面的Ge粒状晶体，也可以还含有Ge浓度低于该Ge粒状晶体的Si_1-xGe_xC晶体(0≤x＜1)。通过将接触层设为此种构成，就可以进一步减小源电极、漏电极的接触电阻。

本发明的碳化硅半导体装置的制造方法是用于制造上述的本发明的碳化硅半导体装置的方法，具有如下的Ge粒状晶体形成工序，即，在1400℃以下，将含有锗原料的混合气体供给至碳化硅基板上或沟道层上，使Ge粒状晶体在所述碳化硅基板表面或所述沟道层表面生长。

如果是高于1400℃的温度，则Ge粒状晶体就会升华，无法在碳化硅基板表面或沟道层表面形成Ge粒状晶体。根据上述的Ge粒状晶体形成工序，可以在碳化硅基板表面或沟道层表面形成Ge粒状晶体。

本发明的碳化硅半导体装置的制造方法可以还具有如下的帽层形成工序，即，一边从所述Ge粒状晶体形成工序中的Ge粒状晶体生长温度以下加热到1400～2000℃，一边将含有硅原料(例如硅烷化合物)、碳原料(例如烃化合物)及根据需要使用的锗原料(例如有机锗化合物)的混合气体供给于形成了所述Ge粒状晶体的所述碳化硅基板上或所述沟道层上，使覆盖所述Ge粒状晶体的Si_1-xGe_xC晶体(0≤x＜1)外延生长，在所述碳化硅基板表面或所述沟道层表面形成由该Si_1-xGe_xC晶体(0≤x＜1)构成的帽层。