特許ウォッチ

公開番号2025123019
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2024018838
出願日2024-02-09
発明の名称化合物半導体及びその製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250815BHJP()
要約【課題】化合物半導体の不純物濃度を調整する技術を提供する。
【解決手段】
第1元素と第2元素を含む結晶構造を有する化合物半導体であって、結晶構造内に、第1元素と置換されており化合物半導体を第1導電型化する第3元素と、第2元素と置換されており化合物半導体を第1導電型化する第4元素とが含まれている化合物半導体。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１元素と第２元素を含む結晶構造を有する化合物半導体であって、
前記結晶構造内に、前記第１元素と置換されており前記化合物半導体を第１導電型化する第３元素と、前記第２元素と置換されており前記化合物半導体を第１導電型化する第４元素と、が含まれている化合物半導体。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記結晶構造内において、前記第３元素と前記第４元素のドーパント濃度比が、１：９～９：１である請求項１に記載の化合物半導体。
【請求項３】
前記第１元素がＳｉであり、前記第２元素がＣである請求項１に記載の化合物半導体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の前記化合物半導体で構成されている半導体領域が、半導体基板内の一部に設けられている半導体装置。
【請求項５】
第１元素と第２元素を含む結晶構造を有する化合物半導体の製造方法であって、
前記第１元素と置換可能であり、前記化合物半導体を第１導電型化する第３元素を不純物として含む成長層を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程によって形成された前記成長層に、前記第２元素と置換して前記化合物半導体を第１導電型化する第４元素をイオン注入するイオン注入工程と、
前記化合物半導体を加熱するアニール工程と、
を有する製造方法。
【請求項６】
第１元素と第２元素を含む結晶構造を有する化合物半導体の製造方法であって、
半導体基板に、前記第１元素と置換可能であり、前記化合物半導体を第１導電型化する第３元素をイオン注入する第１イオン注入工程と、
前記第３元素をイオン注入した範囲に、前記第２元素と置換可能であり、前記化合物半導体を第１導電型化する第４元素をイオン注入する第２イオン注入工程と、
前記化合物半導体を加熱するアニール工程と、
を有する製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、化合物半導体及びその製造方法に関する技術を開示する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、化合物半導体を用いた半導体装置の製造方法が開示されている。特許文献１では、半導体層の所定範囲に不純物をイオン注入し、半導体層内に複数の半導体領域を有する半導体装置を形成している。具体的には、ＳｉＣ半導体層内に不純物として窒素をイオン注入し、ｎ型半導体領域を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１３６８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようにＳｉＣ半導体層に窒素をイオン注入すると、ＳｉＣ結晶の炭素（炭素空孔）が窒素に置換され、ＳｉＣ半導体層がｎ型化する。ＳｉＣ半導体層の不純物濃度（ｎ型不純物濃度）を高くするためには、イオン注入の際、窒素濃度を高くすることが必要である。しかしながら、イオン注入する窒素濃度を高くすると、イオン注入の際に結晶欠陥が生じ、半導体装置の特性が劣化することが起こり得る。そのため、半導体装置の特性劣化を抑制しつつ、化合物半導体の不純物濃度を調整する技術が必要とされている。本明細書は、化合物半導体の不純物濃度を調整する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する化合物半導体装置は、第１元素と第２元素を含む結晶構造を有している。この化合物半導体では、結晶構造内に、第１元素と置換されており化合物半導体を第１導電型化する第３元素と、第２元素と置換されており化合物半導体を第１導電型化する第４元素が含まれている。
【０００６】
上記化合物半導体は、化合物半導体の結晶構造を構成する第１元素と第２元素の双方が、部分的に不純物元素（第３元素、第４元素）と置換されている。そのため、化合物半導体の不純物濃度が同じ場合、例えば第１元素の格子サイトのみが第３元素で置換された化合物半導体と比較して、第１元素の原子空孔（置換サイト）が少なくて済み、第１元素の原子空孔が不足することが抑制される。化合物半導体にイオン注入する第３元素の不純物濃度を低くすることができ、化合物半導体の結晶欠陥を抑制することができる。その結果、化合物半導体を用いた半導体装置の特性低下を抑制することができる。
【０００７】
本明細書で開示する製造方法は、第１元素と第２元素を含む結晶構造を有する化合物半導体の製造方法に関する。この製造方法は、第１元素と置換可能であり、化合物半導体を第１導電型化する第３元素を不純物として含む成長層を成膜する成膜工程と、成膜工程によって形成された成長層に、第２元素と置換して化合物半導体を第１導電型化する第４元素をイオン注入するイオン注入工程と、化合物半導体を加熱するアニール工程を有する。
【０００８】
本明細書で開示する他の製造方法は、第１元素と第２元素を含む結晶構造を有する化合物半導体の製造方法に関する。この製造方法は、半導体基板に、第１元素と置換可能であり、化合物半導体を第１導電型化する第３元素をイオン注入する第１イオン注入工程と、第３元素をイオン注入した範囲に、第２元素と置換可能であり、化合物半導体を第１導電型化する第４元素をイオン注入する第２イオン注入工程と、化合物半導体を加熱するアニール工程を有する。
【０００９】
上記した製造方法によると、第１元素の格子サイトが第３元素で置換されることによって化合物半導体を第１導電化することができるとともに、第２元素の格子サイトが第４元素で置換することによって化合物半導体を第１導電化することができる。化合物半導体にイオン注入する不純物の濃度を低くすることができ、化合物半導体の結晶欠陥を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
半導体装置の断面図を示す。
半導体装置を構成している化合物半導体の結晶構造を示す。
半導体装置を構成している従来の化合物半導体の結晶構造を示す。
第１実施例の化合物半導体の製造方法を示す。
第２実施例の化合物半導体の製造方法を示す。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許