(57)【要約】その上に存在する改良エピタキシャル堆積のために且つ発光ダイオードのようなデバイスを製造する場合に前駆体として用いるために炭化珪素基板を処理する方法を開示する。前記方法は、１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーで、注入イオンと同じ導電型を有する導電性炭化珪素ウェーハの第一表面中に第一導電型のドーパント原子を注入して、ドーパントプロファイルを形成する工程、その注入されたウェーハをアニールする工程、及びそのウェーハの注入第一表面上にエピタキシャル層を成長させる工程を含む。
2005517296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーで、注入イオンと同じ導電型を有する導電性炭化珪素ウェーハの第一表面中に第一導電型のドーパント原子を注入して、ドーパントプロファイルを形成する工程；
該注入されたウェーハをアニールする工程；及び
該ウェーハの該注入第一表面上にエピタキシャル層を成長させる工程
を含む、その上に存在する改良エピタキシャル堆積のために且つ発光ダイオードのようなデバイスを製造する場合に前駆体として用いるために炭化珪素基板を処理する方法。
【請求項２】
薄層として制御可能に堆積させることができ、該炭化珪素ウェーハと同じ導電型を有するイオンを注入することができ、及び該ウェーハの下に位置する表面を実質的に損傷せずに除去することができる材料から、該導電性炭化珪素ウェーハの該第一表面上にキャッピング層を形成する工程；
１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーにおいて、該キャッピング層中に且つ該キャッピング層を通して、及び該炭化珪素ウェーハ中に、該ドーパント原子を注入して、ドーパントプロファイルを形成する工程；
該注入されたウェーハをアニールする工程；
該キャッピング層を除去する工程；及び
該基板ウェーハの該注入第一表面上に該エピタキシャル層を成長させる工程
を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
該炭化珪素ウェーハの該注入第一表面上に導電性バッファー領域を形成する工程；
該導電性バッファー領域上に活性領域を形成する工程；
該活性領域上に第一オームコンタクトを形成する工程；及び
該炭化珪素の該第二表面上に第二オームコンタクトを形成する工程
を更に含む、発光ダイオードを形成する請求項１記載の方法。
【請求項４】
ドーパント原子を注入する該工程が、該ウェーハ内において所定の深さまで比較的平らな注入プロファイルを付与するために、様々なドーズ量及びエネルギーレベルで複数の注入工程を行うことを含む請求項１、２又は３記載の方法。
【請求項５】
該注入工程が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度まで、該注入領域においてドーパント原子を注入することを含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
該注入工程が、  約１Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度まで且つ約５００オングストロームの該炭化珪素ウェーハ内の深さまで、該注入領域においてドーパント原子を注入することを含む請求項４記載の方法。
【請求項７】
該注入工程が、２Ｅ１５ｃｍ−２の第一ドーパント濃度且つ２５ｋｅＶの注入エネルギーで、更に３．６Ｅ１５ｃｍ−２の第二ドーパント濃度且つ５０ｋｅＶの注入エネルギーで、燐ドナー原子を該炭化珪素ウェーハに注入することを含む請求項４記載の方法。
【請求項８】
該注入されたウェーハを、１３００℃の温度で９０分間、アルゴン中でアニールする請求項１、２又は３記載の方法。
【請求項９】
窒素及び燐から成る群より選択されるドーパント原子を、ｎ型炭化珪素ウェーハ中に注入する工程を含む請求項１、２又は３記載の方法。
【請求項１０】
硼素及びアルミニウムから成る群より選択されるドーパント原子を、ｐ型炭化珪素ウェーハ中に注入する工程を含む請求項１、２又は３記載の方法。  
【請求項１１】
窒化珪素、二酸化珪素、及び金属層から成る群から該キャッピング層を形成する工程を含む請求項２記載の方法。
【請求項１２】
プラズマ強化化学的堆積法を用いて、該炭化珪素ウェーハ上に該キャッピング層を堆積させる工程を含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
約５００オングストロームの厚さまで該キャッピング層を二酸化珪素から形成する工程を含む請求項２記載の方法。
【請求項１４】
２５ｋｅＶの注入エネルギーにおいて約４Ｅ１２ｃｍ−２  〜１Ｅ１５ｃｍ−２のドーパント濃度を有する第一ドーズ量で、更に、５０ｋｅＶの注入エネルギーにおいて約７Ｅ１２ｃｍ−２  〜１．８Ｅ１５ｃｍ−２のドーパント濃度を有する第二ドーズ量で、該二酸化珪素層中に且つ該二酸化珪素を通して、及び該炭化珪素ウェーハ中に、窒素原子を注入する工程を含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ウェット化学エッチングで該キャッピング層を除去する工程を含む請求項２記載の方法。
【請求項１６】
単一ヘテロ構造、二重ヘテロ構造、単一量子井戸、多重量子井戸、及びそれらの組合せから成る群より該活性層を作製する工程を更に含む請求項３記載の方法。
【請求項１７】
第一表面と第二表面とを有し、且つ所定の導電型と初期キャリア濃度とを有する炭化珪素ウェーハ；
該第一表面から該炭化珪素ウェーハ中へと所定の深さまで延びている注入ドーパント原子の領域、該領域は該ウェーハの残部における該初期キャリア濃度に比べて高いキャリア濃度を有する；及び
該炭化珪素ウェーハの該第一表面上に存在するエピタキシャル層
を含む、発光ダイオードのような電子デバイスを製造する場合に基板として用いるのに適する炭化珪素構造。
【請求項１８】
薄層として制御可能に堆積させることができ、該炭化珪素ウェーハと同じ導電型を有するイオンを注入することができ、及び該ウェーハの下に位置する表面を実質的に損傷せずに除去することができる材料から形成された該炭化珪素ウェーハの該第一表面上に存在するキャッピング層；及び
該キャッピング層を完全に貫通し、且つ該第一表面を通って該炭化珪素ウェーハ中へと所定の深さまで延びている注入ドーパント原子の領域、該領域は該ウェーハの残部における該初期キャリア濃度に比べて高いキャリア濃度を有する
を更に含む請求項１７記載の炭化珪素前駆体構造。
【請求項１９】
該導電性炭化珪素ウェーハの該第一表面上に導電性バッファー領域；
該導電性バッファー領域上に活性領域；
該活性領域に対する第一オームコンタクト；及び
該炭化珪素ウェーハの該第二表面上に第二オームコンタクト
を更に含む請求項１７記載の基板を組み込んでいる発光ダイオード。
【請求項２０】
該炭化珪素ウェーハが、ｎ型６Ｈ炭化珪素又はｎ型４Ｈ炭化珪素を含む請求項１７、１８又は１９記載の炭化珪素構造。
【請求項２１】
該炭化珪素ウェーハを、約５Ｅ１７〜３Ｅ１８ｃｍ−２濃度の窒素ドナー原子でドープする請求項２０記載の炭化珪素構造。
【請求項２２】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の濃度で燐を含む請求項１７、１８又は１９記載の炭化珪素構造。
【請求項２３】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の濃度で窒素を含む請求項１７、１８又は１９記載の炭化珪素構造。
【請求項２４】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ２１ｃｍ−３の濃度で燐を含む請求項２３記載の炭化珪素構造。
【請求項２５】
注入ドーパント原子の該領域が、該第一表面から該炭化珪素ウェーハ中へ約１０〜５０００オングストロームの深さまで延びている請求項１７、１８又は１９記載の炭化珪素構造。
【請求項２６】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度を有する請求項２５記載の炭化珪素構造。
【請求項２７】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度を有していて、且つ該第一表面から該炭化珪素ウェーハ中へと約５００オングストロームの深さまで延びている請求項２６記載の炭化珪素構造。
【請求項２８】
該注入領域における注入原子の該ピーク濃度が、該炭化珪素基板の該第一表面で又はその近傍で生成する請求項１７、１８又は１９記載の炭化珪素構造。
【請求項２９】
該キャッピング層が、窒化珪素、二酸化珪素、及び金属から成る群より選択される材料を含む請求項１８記載の炭化珪素構造。
【請求項３０】
該キャッピング層が、約５００オングストロームの厚さを有する請求項２９記載の炭化珪素構造。
【請求項３１】
該活性層を、単一ヘテロ構造、二重ヘテロ構造、単一量子井戸、多重量子井戸、及びそれらの組合せから成る群より選択する請求項１９記載のＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
現在までのところ、電磁スペクトルの紫外部分、青色及び緑色の部分において動作できる発光デバイス又は「ＬＥＤ」（発光ダイオード、レーザダイオード、及び光検出器などを含む）を製造する場合に最も成功している材料は、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体材料、特に窒化ガリウムベースの化合物半導体であった。しかしながら、窒化ガリウムには、動作デバイスを製造する場合に特有な技術的問題がある。第一の問題は、窒化ガリウムのバルク単結晶が無いことであり、すなわち、そのことは、窒化ガリウム又は他のＩＩＩ族窒化物デバイスは、他の材料上でエピタキシャル層として形成されなければならないことを意味している。ＩＩＩ族窒化物デバイスのための基板としてサファイア（すなわち、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３））が通常用いられてきた。サファイアは、発光ダイオードを製造する場合に一般的に役立つＩＩＩ族窒化物に対する適当な結晶格子整合、熱安定性、及び透明性を提供する。しかしながら、サファイアには、絶縁物であるという難点がある。このことは、ＬＥＤ中を流れて発光を発生させる電流がサファイア基板中に指向できないことを意味している。而して、ＬＥＤに対する他のタイプの接続、例えば、いわゆる「横型」配置のＬＥＤチップの同じ側にデバイスのカソード及びアノードの両方を配置する接続を作製しなければならない。一般的に、好ましくは、ＬＥＤでは、オームコンタクトをデバイスの両端に配置できるように、導電性基板を作製する。いわゆる「縦型」デバイスと呼ばれる前記デバイスは、横型デバイスに比して製造がより容易であるなどの多くの理由により好ましい。
【０００２】
サファイアとは対照的に、炭化珪素は導電性にドープすることができるので、縦型ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤを製造するために有効に用いることができる。更に、炭化珪素は、窒化ガリウムとの格子不整合が比較的小さく、高品質のＩＩＩ族窒化物材料をその上に成長させることができる。また、炭化珪素は、高い熱伝導率を有し、レーザダイオードのような高電流デバイスにおける熱放散にとって重要である。
【０００３】
炭化珪素ベースのＩＩＩ族窒化物ＬＥＤの例は、米国特許第５，５２３，５８９号；第６，１２０，６００号；及び第６，１８７，６０６号に示されている。前記の各米国特許は、本発明の譲受人であるＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．に譲渡されており、また前記の各特許は、その内容を本願明細書に引用したものとする。前記デバイスは、典型的には、炭化珪素基板と、該基板上に形成されたバッファー層又はバッファー領域と、ｐｎ接合活性領域を形成する複数のＩＩＩ族窒化物層とを含む。
【０００４】
特に、米国特許第６，１８７，６０６号は、従来の技術状態を超える重要な進歩を開示している。’６０６特許に記載されている発明は、ＧａＮ又はＩｎＧａＮの多数の離散した結晶部分又は「ドット」を、基板とバッファー層との間のヘテロバリヤーを最小にするのに又は排除するのに充分な量で、基板上に提供した。それにより、基板と活性領域の間に高度に導電性の経路が確立される。
【０００５】
ＬＥＤに関する重要なパラメーターは、順方向バイアス動作中におけるデバイスのアノードとカソード間の順電圧（Ｖｆ）低下である。特に、デバイスの順電圧（Ｖｆ）は、電力消費を低減し、デバイスの全効率を増大させるためには、できる限り低いことが望ましい。’６０６特許による発明にもかかわらず、従来の炭化珪素基板と導電性バッファー層との界面における測定可能な電圧低下は依然として存在している。得られるデバイスの全Ｖｆを低下させるために、前記電圧低下を低減させることが望ましい。
【０００６】
説明
本発明の態様による方法は、所定の導電型と、第一表面及び第二表面とを有するＳｉＣウェーハを提供する工程；１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーにおいて、ＳｉＣウェーハの第一表面中に、所定の導電型のドーパント原子を注入して、ドーパントプロファイルを形成する工程；その注入されたウェーハをアニールする工程；及び基板の注入第一表面上にエピタキシャル層を成長させる工程を含む。本発明の態様による他の方法は、所定の導電型と、第一表面及び第二表面とを有するＳｉＣウェーハを提供する工程；そのウェーハの第一表面上にキャッピング層を形成する工程；１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーにおいて、キャッピング層と、ＳｉＣウェーハの第一表面との中に、所定の導電型のドーパント原子を注入して、ドーパントプロファイルを形成する工程；その注入されたウェーハをアニールする工程；キャッピング層を除去する工程；及び基板の注入第一表面上にエピタキシャル層を成長させる工程を包含する。
【０００７】
本発明の態様による構造は、所定の導電型を有し、第一表面及び第二表面を有し、第一表面に隣接している所定の導電型の注入ドーパントの第一注入プロファイルを有し、及び第一表面上に成長させたエピタキシャル層を有する炭化珪素基板を含む。
【０００８】
本発明の態様によるデバイスは、所定の導電型と第一表面及び第二表面とを有する炭化珪素基板、その基板の第一表面上に導電性バッファー層、及び導電性バッファー上に活性領域を含む発光デバイスを包含し、前記基板の第一表面は、第一表面に隣接している所定の導電型の注入ドーパントの第一注入分布を有する。
【０００９】
本発明による炭化珪素ベースのＬＥＤに関する概略図が示してある図１を説明する。デバイス１０は、第一導電型と、第一表面１２Ａ及び第二表面１２Ｂとを有する導電性炭化珪素基板１２を含む。デバイス１０は、更に、基板１２の表面１２Ａ上に形成された導電性バッファー領域１４、及びその導電性バッファー領域１４上に形成された活性領域１８を含む。活性領域１８は、好ましくはｐｎ接合を含み、最も好ましくは単一ヘテロ構造、二重ヘテロ構造、単一量子井戸、又は多重量子井戸などを含む。第一オームコンタクト２２は、活性領域の表面上に形成する。第二オームコンタクト２４は基板２４の表面上に形成する。好ましい態様では、基板１２はｎ型４Ｈ炭化珪素を含む。而して、好ましい態様では、オームコンタクト２２はデバイス１０のアノードを含み、オームコンタクト２４はデバイス１０のカソードを含む。オームコンタクト２４は、その内容を本願明細書に引用したものとする、２００１年３月１５日に出願された米国特許出願第０９／７８７，１８９号に記載されている方法にしたがって形成できる。基板１２は、表面１２Ａに隣接していて且つ第一導電型の注入ドーパント原子を含む第一注入領域２０を含む。注入領域２０が存在することにより、基板１２とバッファー領域１４の界面で観察可能な電圧低下が低減され、それによりデバイス１０の全順動作電圧（Ｖｆ）が低下する。注入領域は、約１Ｅ１９から５Ｅ２１ｃｍ−３までの注入ドーパント原子のピーク濃度を有し、厚さは約１０から５０００オングストロームである。好ましくは、注入領域は、約１Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度を有していて、且つ厚さは約５００オングストロームである。
【００１０】
図２は、本発明による構造の作製方法を示している。第一導電型を有していて、且つ第一表面１２Ａ及び第二表面１２Ｂを有する炭化珪素基板１２を提供する。基板１２のようなドープト炭化珪素基板の作製は当業において公知である。例えば、米国特許ＲＥ３４，８６１は、制御された種結晶を用いた昇華法による炭化珪素のブールを成長させる方法を開示している。得られた炭化珪素結晶は、４Ｈ、６Ｈ、又は１５Ｒなどのような多数のポリタイプのうちの一つを示すことができる。窒素及び／若しくは燐のようなｎ型ドーパント又はアルミニウム及び／若しくは硼素のようなｐ型ドーパントを、成長している結晶中に組み込んで、それぞれ正味のｎ型又はｐ型を付与することができる。次に、その結晶ブールをスライスしてウェーハにし、更に次に、そのウェーハを化学的及び機械的に処理して（研磨して）、その上にエピタキシャル層を成長させ且つ電子デバイスを作製するための適当な基板を提供する。
【００１１】
好ましい態様では、基板１２は、約５Ｅ１７〜３Ｅ１８ｃｍ−２の正味のドーパント濃度で窒素ドナー原子でドープされたｎ型４Ｈ又は６Ｈ炭化珪素を含む。ウェーハを作製し、研磨した後、所定の導電型のドーパント原子３０を、１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーで基板１２の表面１２Ａ中に注入して、基板１２の注入領域２０においてドーパントプロファイルを形成する。好ましくは、ドーパント原子３０は、基板１２と同じ導電型を有する。すなわち、基板１２がｎ型である場合、ドーパント３０は、炭化珪素においてｎ型導電性を付与する窒素及び／又は燐のようなドーパントを含む。基板１２がｐ型である場合、ドーパント３０は、炭化珪素においてｐ型導電性を付与する硼素又はアルミニウムのようなドーパントを含む。
【００１２】
ドーパント３０は、所定の注入ドーズ量及びエネルギーレベルにしたがって表面１２Ａを通して基板１２の中に注入する。注入は、単一のドーズ量及びエネルギーレベルにおいて１つの工程で、又は複数のドーズ量及び／若しくは複数のエネルギーレベルにおいて複数の工程で行うことができる。好ましい態様では、注入を、複数の注入ドーズ量及びエネルギーレベルで行って、基板１２内の所定の深さまで、比較的平らな注入プロファイルを付与する。例えば、一つの態様では、２Ｅ１５ｃｍ−２の第一ドーズ量及び２５ｋｅＶのエネルギーで、更に３．６Ｅ１５ｃｍ−２の第二ドーズ量及び５０ｋｅＶのエネルギーで６Ｈ炭化珪素基板に燐原子を注入する。
【００１３】
この態様にしたがって形成できると考えられる所望の深さプロファイルに関する概略図を図４に示してある。図４のグラフは、基板１２の第一表面１２Ａからのオングストローム単位の深さ（ｘ軸）の関数として、原子／ｃｍ３単位の注入原子のプロファイル（ｙ軸）を示している。図４に示してあるように、注入プロファイルは、約３００オングストロームの深さで約１Ｅ２１ｃｍ−３の最大値まで増加する。そこから、前記プロファイルは、約８００オングストロームの深さまで比較的平らのままであり、約８００オングストロームからはバックグラウンドレベルまで低下し始める。而して、注入領域２０は、表面１２Ａから基板１２の深さ約８００〜１０００オングストロームまで広がっていると見なすことができる。
【００１４】
注入後、１３００℃の温度で９０分間、アルゴン雰囲気下、標準的なチューブアニール（ｔｕｂｅ  ａｎｎｅａｌ）で基板をアニールして、注入ドーパントを活性化させる。ある範囲の温度もアニールにとって有効であり、１３００℃は限定ではなく例示である。
【００１５】
次に、導電性バッファー１４を基板１２の表面１２Ａ上に形成することができる。
この態様の一つの欠点は、ドーパントプロファイルが、基板内のいくつかの深さで最大に達する（注入ドーズ量及び注入エネルギーによって決まる）傾向を有する点である。すなわち、表面における注入濃度が、基板内の最大濃度を下回っている。注入ドーパント濃度は、約５Ｅ２１ｃｍ−３未満を維持していなければならない、そうでないと、注入原子によって、基板１２の結晶格子が、望ましくない回復不可能な損傷を受ける。
【００１６】
電圧低下を最も大きく改善するために、基板の表面における注入濃度を、できる限り高いレベルにすることが望ましく、すなわち前記表面における注入濃度は約１Ｅ２１ｃｍ−３であるべきである。しかしながら、図２の態様にしたがって前記表面濃度を達成するためには、上記したような基板を損傷する基板内ドーパント濃度を生成するドーズ量及びエネルギーレベルでドーパント原子を注入する必要があると考えられる。
【００１７】
而して、図３に図示してある発明の別の態様では、キャッピング層３２を、ドーパント注入前に、基板１２の表面１２Ａ上に堆積させる。好ましくは、キャッピング層３２は、プラズマ強化化学的堆積法（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積させた又は熱酸化物として成長させた窒化珪素層又は二酸化珪素層を含む。前記２つの方法は正確な厚さ及び組成の酸化物層を堆積させることができる公知の方法である。キャッピング層３２は、薄い層として制御可能に堆積させることができ、イオン注入し易く、且つ下に位置する表面を損傷せずに除去できる任意の他の材料を含むこともできる。キャッピング層３２のための他の可能な材料としては、金属層又はエピタキシャル半導体層が挙げられる。
【００１８】
キャッピング層３２の厚さ及び注入パラメーター（ドーズ量及びエネルギー）は、注入工程から得られる最大注入濃度が、基板１２の表面１２Ａにおいて又はその近傍で（すなわち、基板１２とキャッピング層３２との界面において又はその近傍において）生成するように、選択する。次に、得られた構造を、１３００℃の温度で９０分間、アルゴン雰囲気下、標準的なチューブアニールでアニールして、注入ドーパントを活性化させる。キャッピング層３２は従来の技術を用いて除去する。例えば、キャッピング層３２がＰＥＣＶＤ酸化物層を含む場合、その酸化物層はウェット化学エッチング法で除去できる。得られた構造は、注入領域２０における注入原子のピーク濃度が基板１２の表面１２Ａで又はその近傍で生成する注入領域２０を有する基板１２を理想的に含む。
【００１９】
図５には、この態様にしたがって形成できると考えられる所望の深さ分布に関する概略図が示してある。図５のグラフは、基板１２の第一表面１２Ａからオングストローム単位の深さの関数として、注入原子の概略プロファイル（ｙ軸）を原子／ｃｍ３単位で示している。図４に示してあるように、注入プロファイルは、基板１２の表面１２Ａでは約１Ｅ２１ｃｍ−３である。そこから、前記プロファイルは、約５００オングストロームの深さまで比較的平らなままであり、そこを超えると、バックグラウンドレベルまで低下し始める。
【００２０】
一つの態様では、約５００オングストロームの厚さを有する二酸化珪素層３２を、ＰＥＣＶＤによって基板１２の表面１２Ａ上に形成する。窒素原子は、２５ｋｅＶの注入エネルギーで第一ドーズ量及び５０ｋｅＶの注入エネルギーで第二ドーズ量を酸化物層及び基板１２の中に注入する。第一注入は、約４Ｅ１２ｃｍ−２〜１Ｅ１５ｃｍ−２のドーズ量を有することができ、第二注入は、約７Ｅ１２ｃｍ−２〜１．８Ｅ１５ｃｍ−２のドーズ量を有することができる。
【００２１】
図６は、２５ｋｅＶ注入ドーズ量に対する、基板／バッファー領域界面における界面電圧（Ｖｆ）のグラフである。図６に示したデータを得るために、３．３Ｅ１７ｃｍ−３及び２．１Ｅ１８ｃｍ−３の窒素ドーパントの正味濃度を有するサンプル４Ｈ及び６Ｈ炭化珪素ウェーハを用いた。厚さ５００オングストロームのＰＥＣＶＤ二酸化珪素層をウェーハの表面上に形成し、そのウェーハに対して、それぞれ２５ｋｅＶ及び５０ｋｅＶのエネルギーレベルで、窒素の様々な制御されたドーズ量を注入した。各ウェーハに関する注入ドーズ量及び注入エネルギーレベルを図１に示す。
【００２２】
【表１】
2005517296.tif 000003
【００２３】
次に、導電性バッファーを、注入基板上に形成した。界面電圧（すなわち、基板／バッファー界面に起因する電圧低下）を、ウェーハ上の３点で測定し、平均値を計算した。図６は、その平均値を、２５ｋｅＶ注入ドーズ量に対してプロットしたものである。図６から分かるように、基板／バッファー界面の界面電圧は、ドーズ量が増加すると共に低下する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による炭化珪素ベースのＬＥＤに関する概略図である。
【図２】本発明による構造の作製方法を示している図である。
【図３】発明の別の態様を示している図である。
【図４】本発明の一つの態様にしたがって形成できる所望の深さ分布に関する概略図である。
【図５】本発明のもう一つの態様にしたがって形成できる所望の深さ分布に関する概略図である。
【図６】２５ｋｅＶ注入ドーズ量に対する、基板／バッファー領域界面における界面電圧（Ｖｆ）のグラフである。
【図１】
2005517296.tif 000004
【図２】
2005517296.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005517296.tif 000008
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年4月5日(2004.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄層として制御可能に堆積させることができ、且つ導電性炭化珪素ウェーハと同じ導電型を有するイオンを注入することができ、且つ該導電性炭化珪素ウェーハの下に位置する表面を実質的に損傷せずに除去することができる材料から、該導電性炭化珪素ウェーハの該第一表面上にキャッピング層を形成する工程；
１つ以上の所定のドーパント濃度及び注入エネルギーにおいて、ドーパント原子を、該キャッピング層の中と、注入イオンと同じ導電型を有する導電性炭化珪素ウェーハの該第一表面との中に、及びそれらを通して注入し、ドーパントプロファイルを形成する工程；
該注入されたウェーハをアニールする工程；
該キャッピング層を除去する工程；及び
該基板ウェーハの該注入第一表面上に該エピタキシャル層を成長させる工程
を含む、その上に存在する改良エピタキシャル堆積のために且つ発光ダイオードのようなデバイスを製造する場合に前駆体として用いるために炭化珪素基板を処理する方法。
【請求項２】
該炭化珪素ウェーハの該注入第一表面上に導電性バッファー領域を形成する工程；
該導電性バッファー領域上に活性領域を形成する工程；
該活性領域上に第一オームコンタクトを形成する工程；及び
該炭化珪素ウェーハの該第二表面上に第二オームコンタクトを形成する工程
を更に含む発光ダイオードを形成する請求項１記載の方法。
【請求項３】
ドーパント原子を注入する該工程が、該ウェーハ内において所定の深さまで比較的平らな注入プロファイルを付与するために、様々なドーズ量及びエネルギーレベルで複数の注入工程を行うことを含む請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
該注入工程が、  約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度まで、該注入領域においてドーパント原子を注入することを含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
該注入工程が、約１Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度まで且つ約５００オングストロームの該炭化珪素ウェーハ内の深さまで、該注入領域においてドーパント原子を注入することを含む請求項３記載の方法。
【請求項６】
該注入工程が、２Ｅ１５ｃｍ−２の第一ドーパント濃度及び２５ｋｅＶの注入エネルギーで、更に３．６Ｅ１５ｃｍ−２の第二ドーパント濃度及び５０ｋｅＶの注入エネルギーで、燐ドナー原子を該炭化珪素ウェーハに注入することを含む請求項３記載の方法。
【請求項７】
該注入されたウェーハを、１３００℃の温度で９０分間、アルゴン中でアニールする請求項１又は２記載の方法。
【請求項８】
窒素及び燐から成る群より選択されるドーパント原子を、ｎ型炭化珪素ウェーハ中に注入する工程を含む請求項１又は２記載の方法。
【請求項９】
硼素及びアルミニウムから成る群より選択されるドーパント原子を、ｐ型炭化珪素ウェーハ中に注入する工程を含む請求項１又は２記載の方法。  
【請求項１０】
窒化珪素、二酸化珪素、及び金属層から成る群より該キャッピング層を形成する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
プラズマ強化化学的堆積法を用いて、該炭化珪素ウェーハ上に該キャッピング層を堆積させる工程を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
約５００オングストロームの厚さまで二酸化珪素から該キャッピング層を形成する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項１３】
２５ｋｅＶの注入エネルギーにおいて約４Ｅ１２ｃｍ−２〜１Ｅ１５ｃｍ−２のドーパント濃度を有する第一ドーズ量で、更に、５０ｋｅＶの注入エネルギーにおいて約７Ｅ１２ｃｍ−２〜１．８Ｅ１５ｃｍ−２のドーパント濃度を有する第二ドーズ量で、該二酸化珪素層中に且つ該二酸化珪素を通して、及び該炭化珪素ウェーハ中に、窒素原子を注入する工程を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ウェット化学エッチング法で該キャッピング層を除去する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項１５】
単一ヘテロ構造、二重ヘテロ構造、単一量子井戸、多重量子井戸、及びそれらの組合せから成る群より該活性層を作製する工程を更に含む請求項２記載の方法。
【請求項１６】
第一表面と第二表面とを有し、且つ所定の導電型と初期キャリア濃度とを有する炭化珪素ウェーハ；
薄層として制御可能に堆積させることができ、且つ炭化珪素ウェーハと同じ導電型を有するイオンを注入することができ、且つ該炭化珪素ウェーハの下に位置する表面を実質的に損傷せずに除去することができる材料から形成される該炭化珪素ウェーハの該第一表面上に存在するキャッピング層；
該キャッピング層及び該第一表面を完全に貫通して該炭化珪素ウェーハ中へと所定の深さまで延びている注入ドーパント原子の領域、該領域は、該ウェーハの残部における該初期キャリア濃度に比べて、高いキャリア濃度を有する；及び
該キャッピング層上に存在するエピタキシャル層
を含む、発光ダイオードのような電子デバイスを製造する場合に基板として用いるのに適する炭化珪素構造。
【請求項１７】
該導電性炭化珪素ウェーハの該第一表面上に導電性バッファー領域；
該導電性バッファー領域上に活性領域；
該活性領域に対する第一オームコンタクト；及び
該炭化珪素ウェーハの該第二表面上に第二オームコンタクト
を更に含む請求項１６記載の基板を導入している発光ダイオード。
【請求項１８】
該炭化珪素ウェーハが、ｎ型６Ｈ炭化珪素又はｎ型４Ｈ炭化珪素を含む請求項１６又は１７記載の炭化珪素構造。
【請求項１９】
該炭化珪素ウェーハを、約５Ｅ１７〜３Ｅ１８ｃｍ−２濃度の窒素ドナー原子でドープする請求項１８記載の炭化珪素構造。
【請求項２０】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の濃度で燐を含む請求項１６又は１７記載の炭化珪素構造。
【請求項２１】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の濃度で窒素を含む請求項１６又は１７記載の炭化珪素構造。
【請求項２２】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ２１ｃｍ−３の濃度で燐を含む請求項２１記載の炭化珪素構造。
【請求項２３】
注入ドーパント原子の該領域が、該第一表面から該炭化珪素ウェーハ中へ約１０〜５０００オングストロームの深さまで延びている請求項１６又は１７記載の炭化珪素構造。
【請求項２４】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ１９〜５Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度を有する請求項２３記載の炭化珪素構造。
【請求項２５】
注入ドーパント原子の該領域が、約１Ｅ２１ｃｍ−３の注入ドーパント原子のピーク濃度を有していて、且つ該第一表面から該炭化珪素ウェーハ中へと約５００オングストロームの深さまで延びている請求項２４記載の炭化珪素構造。
【請求項２６】
該注入領域における注入原子の該ピーク濃度が、該炭化珪素基板の該第一表面で又はその近傍で生成する請求項１６又は１７記載の炭化珪素構造。
【請求項２７】
該キャッピング層が、窒化珪素、二酸化珪素、及び金属から成る群より選択される材料を含む請求項１６記載の炭化珪素構造。
【請求項２８】
該キャッピング層が、約５００オングストロームの厚さを有する請求項２７記載の炭化珪素構造。
【請求項２９】
該活性層を、単一ヘテロ構造、二重ヘテロ構造、単一量子井戸、多重量子井戸、及びそれらの組合せから成る群より選択する請求項１７記載のＬＥＤ。
【国際調査報告】
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