JP2011176183A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 オーミック電極は、鉄(Fe)を主成分とするFe系電極層を含んでいる。Fe系電極層は、オーステナイトもしくはマルテンサイトを少なくともその一部に有しているため、カーボンを固溶して取り込むことができる。Fe系電極層が、オーミック電極のシンター処理工程における副生成物であるカーボンを取り込むことによって、カーボンがSiC半導体基板とオーミック電極との接合界面に堆積してSiC半導体基板とオーミック電極とのコンタクト抵抗が高くなることを抑制できる。
【選択図】 図1
Description
SiC + 2Ni → Ni2Si + C … (1)
図6は、半導体装置500の断面を模式的に示す図である。半導体装置500は、ダイオードであって、SiC半導体基板50は、SiCを材料とするN型の基板層501と、基板層501の表面に積層され、SiCを材料とするN型のエピタキシャル層502と、エピタキシャル層502の表面に設けられたP−層508とを備えている。P−層508は、周辺耐圧構造として設けられたJTE(Junction Terminal Extension)構造である。
直径φ=100mm、厚さ:350μmの4H−SiCのN型の半導体ウェハは、裏面側が(000−1)面となっている。この半導体ウェハの表面に、N型のエピタキシャル層(不純物濃度:5×1015cm−3、層厚さ:10μm)を成膜し、図6に示すSiC半導体基板50の素子構造を形成した。エピタキシャル層の表面に、Alイオン注入およびアニール処理を行って、周辺耐圧構造であるP−層508となる半導体層を形成した。P−層508となる半導体層は、P−型のJTE構造(不純物濃度:1×1019cm−3、幅:50μm、深さ:1μm)として形成した。
まず、図7に示すように、原料ウェハ60の裏面に、Ni層611、Fe層612、Ni層613の順序で、それぞれ電極層を成膜し、オーミック電極層610とした。成膜方法としては蒸着法を用い、Ni層611を50nm、Fe層612を100nm、Ni層613を50nm成膜した。
高真空のファーネスアニーリング装置で、オーミック電極のシンター処理工程を行った。シンター処理は、常圧のAr雰囲気下、1000℃のシンター処理温度で30分間行った。昇温速度は100℃/minとし、降温速度は100℃/minとした。
次に、原料ウェハの表面側(層間絶縁膜が形成されている側)に、120℃で蒸着法を用いて、Mo層を100nm成膜した。さらに、成膜したMo層のうち、エッチングしない部分のMo層の表面に、パターニングされたフォトレジストを形成した。次に、リン酸/硝酸/酢酸溶液を用いて、Mo層の一部をエッチングによって除去した。これによって、図8に示すように、表面電極504となるMo電極層620を形成した。
次の接合電極形成工程では、図9に示すように、各接合電極505,507を形成する。まず、スパッタによって、原料ウェハの表面側に、Al層を4μmの厚さに形成した。さらに、成膜したAl層のうち、エッチングしない部分のAl層の表面に、パターニングされたフォトレジストを形成した。次に、リン酸/硝酸/酢酸溶液を用いて、Al層の一部をエッチングによって除去した。これによって、表面接合電極505となるAl電極層を形成した。次に、スパッタ法によって、原料ウェハの裏面側から順に、Ti層を100nm、Ni層を100nm、Au層を50nm形成し、裏面接合電極507となるTi/Ni/Au積層電極層を形成した。
さらに、ダイシング等を行って、チップサイズが6mm×6mmで、アクティブサイズが5.5mm×5.5mmのダイオードを製造した。これによって、図6に示すような半導体装置500を製造した。
比較例では、オーミック電極の成膜工程において、実施例1と異なっており、その他は実施例1と同様である。比較例では、オーミック電極として、原料ウェハ60の裏面に接するNi層を成膜し、オーミック電極層とした。成膜方法としては蒸着法を用い、Ni層は、100nm成膜した。
実施例1の製造方法によって製造した半導体装置を用いて、裏面側(オーミック電極が形成されている側)のコンタクト抵抗を測定したところ、コンタクト抵抗は、5×10−5Ω/cm2であった。また、裏面接合電極(Ti/Ni/Au積層電極層)に対してピーリング試験を実施したところ、裏面接合電極が剥離しないことを確認できた。
100 Fe−Ni電極層
110 Fe系電極層
111 Fe層
112 Ni層
120 オーミック電極
121 電極層
122 Fe系電極層
500 半導体装置
501 基板層
502 エピタキシャル層
504 表面電極
505 表面接合電極
506 裏面電極
507 裏面接合電極
508 P−層
510 層間絶縁膜
512 コンタクトホール
Claims (5)
- 炭化ケイ素を材料とする半導体基板と、
半導体基板にオーミック接合するオーミック電極とを備えた半導体装置であって、
オーミック電極は、鉄(Fe)を主成分とし、オーステナイトもしくはマルテンサイトを少なくともその一部に含むFe系電極層を含んでいる、半導体装置。 - Fe系電極層は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、プラチナ(Pt)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1に記載の半導体装置。
- オーミック電極の半導体基板に接する層は、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)の合金層である、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 炭化ケイ素を材料とする半導体ウェハにオーミック電極を構成する電極層を成膜する成膜工程と、
成膜した電極層をシンター処理するシンター処理工程とを含んでいる半導体装置の製造方法であって、
成膜工程で成膜される電極層は、鉄(Fe)を主成分とするFe含有層を含んでおり、
シンター処理工程は、Fe含有層がオーステナイトとなる温度領域内の温度でシンター処理を行う、半導体装置の製造方法。 - 成膜工程では、半導体ウェハに接する側から順に、ニッケル(Ni)層、鉄(Fe)層、ニッケル(Ni)層を積層して、オーミック電極を構成する電極層を成膜する、請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
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