JP2012099598A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012099598A
JP2012099598A JP2010245149A JP2010245149A JP2012099598A JP 2012099598 A JP2012099598 A JP 2012099598A JP 2010245149 A JP2010245149 A JP 2010245149A JP 2010245149 A JP2010245149 A JP 2010245149A JP 2012099598 A JP2012099598 A JP 2012099598A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
atoms
electrode layer
semiconductor device
silicon carbide
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.)
Granted
Application number
JP2010245149A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5418466B2 (ja
JP2012099598A5 (ja
Inventor
Hideto Tamaso
秀人 玉祖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2010245149A priority Critical patent/JP5418466B2/ja
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to PCT/JP2011/073995 priority patent/WO2012060222A1/ja
Priority to KR1020127023119A priority patent/KR20130122898A/ko
Priority to CA2790077A priority patent/CA2790077A1/en
Priority to CN201180013968.2A priority patent/CN102804342B/zh
Priority to US13/579,482 priority patent/US8823017B2/en
Priority to EP11837873.6A priority patent/EP2637198B1/en
Priority to TW100138734A priority patent/TW201234609A/zh
Publication of JP2012099598A publication Critical patent/JP2012099598A/ja
Publication of JP2012099598A5 publication Critical patent/JP2012099598A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5418466B2 publication Critical patent/JP5418466B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/048Making electrodes
    • H01L21/0485Ohmic electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/66068Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608Silicon carbide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】電極層の電気伝導度の向上と、電極層の表面へのC原子の析出の抑制とを両立させることができる半導体装置およびその製造方法をを提供する。
【解決手段】電極層16は、炭化珪素基板90上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する。Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。電極層16の少なくとも炭化珪素基板90に接する側はSiおよびNiの化合物を含む。電極層16の表面側においてC原子濃度はNi原子濃度よりも小さい。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、より特定的には、炭化珪素基板を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造方法において、炭化珪素基板上にオーミック電極を形成する技術の開発が行なわれている。
たとえば特開平7−99169号公報(特許文献1)によれば、SiC基体(炭化珪素基板)の上にNi−Si合金層、あるいはSi、Ni積層体を形成しておくと、SiC基体からのSiの供給なしにNiSi2(Ni33原子%、Si67原子%)が形成でき、SiC基体に対してオーミック接触をする電極が得られる、とされている。またこの公報によれば、Niが原子比で33%以下ではSiが余剰となり伝導性を阻害し、67%以上あるとNiSi2とSiCとの界面に余剰のNiが存在し、不連続な界面となってしまう、とされている。またこの公報によれば、SiをSiCから供給するのでないため、余剰になったCがNi中に拡散して電極の表面にグラファイトとして析出する現象も生じない、とされている。
特開平7−99169号公報
上述したように、Ni原子およびSi原子を有する電極(電極層)の形成に際して、電極層の電気伝導度を高くするためには、Niの割合を高める必要がある。しかしNiの割合が高められると、電極層形成のためのアニールの際に、炭化珪素基板から電極層の表面へと多くのC原子が析出してしまう。このため、電極層の電気伝導度の低減と、電極層の表面へのC原子の析出の抑制とを両立させることが困難であった。
それゆえ本発明の目的は、電極層の電気伝導度の向上と、電極層の表面へのC原子の析出の抑制とを両立させることができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。
本発明の半導体装置は炭化珪素基板および電極層とを有する。電極層は、炭化珪素基板上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する。Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。電極層の少なくとも炭化珪素基板に接する側はSiおよびNiの化合物を含む。電極層の表面側においてC原子濃度はNi原子濃度よりも小さい。
この半導体装置によれば、電極層においてNi原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。これによりこのパーセンテージが67%未満である場合に比して電極層の電気伝導度を高めることができる。またこの半導体装置によれば、電極層の表面側においてC原子濃度はNi原子濃度よりも小さい。これにより、電極層の表面側に接する金属パッド層が形成された場合に、この金属パッド層が剥離しにくくなる。
好ましくは電極層の表面側において、C原子濃度は3%未満である。
好ましくは半導体装置は、電極層の表面側に接する金属パッド層を有する。金属パッド層は好ましくはAl層である。好ましくは金属パッド層は、電極層上に形成された密着層と、密着層上に形成された本体層とを含む。密着層は、Ti、TiW、およびTiNのいずれかから作られている。
好ましくは電極層の表面側におけるSi原子濃度は30%より小さい。これにより電極層の電気伝導度をより高めることができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、以下の工程を有する。炭化珪素基板が準備される。炭化珪素基板上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する材料層が形成される。Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。材料層をレーザ光でアニールすることによって、少なくとも炭化珪素基板に接する側がSiおよびNiの化合物を含む電極層が形成される。
この半導体装置の製造方法によれば、電極層の材料となる材料層において、Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。これによりこのパーセンテージが67%未満である場合に比して電極層の電気伝導度を高めることができる。またこの半導体装置の製造方法によれば、レーザ光が用いられることによってアニールが短時間で行なわれる。これにより、より長時間に渡るアニールが行われた場合に比して、C原子の拡散を抑制することができる。よって電極層の表面側におけるC原子濃度を低くすることができる。これにより、電極層の表面側に接する金属パッド層が形成された場合にこの金属パッド層が剥離しにくくなる。
好ましくは、電極層の上に金属パッド層が形成される。金属パッド層は好ましくはAl層を含む。好ましくは金属パッド層を形成する工程は、電極層上に密着層を形成する工程と、密着層上に本体層を形成する工程とを含む。密着層は、Ti、TiW、およびTiNのいずれかから形成される。
材料層を形成する工程は、SiおよびNiの混合層を形成する工程を含んでもよい。また材料層を形成する工程は、Si層およびNi層を積層する工程を含んでもよい。
上述したように本発明によれば、電極層の電気伝導度の低減と、電極層の表面へのC原子の析出の抑制とを両立させることができる。
本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 図1の半導体装置の製造方法の第1の工程(A)および第2の工程(B)を概略的に示す断面図である。 図1の半導体装置の変形例を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態2における半導体装置の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態3における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 第1の比較例の半導体装置の原子濃度プロファイルである。 第2の比較例の半導体装置の原子濃度プロファイルである。 第3の比較例の半導体装置の原子濃度プロファイルである。
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1を参照して、本実施の形態の半導体装置は、炭化珪素基板90と、電極層16と、金属パッド層19とを有する。
電極層16は、炭化珪素基板90上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する。Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。より具体的には、電極層16の材料の概略的な組成は、67原子%以上のNiと、その実質的な残部であるSiとの混合物である。ただし必要に応じて電極層16の材料にNiおよびSi以外の添加物が加えられていてもよい。また電極層16の材料は、工業的な製造方法において不可避的にともなわれる不純物を含み得る。
好ましくは、電極層16におけるSi原子の数は、Ni原子およびSi原子の総数の10%以上である。
電極層16の少なくとも炭化珪素基板90に接する側はSiおよびNiの化合物、すなわちニッケルシリサイドを含む。これにより電極層16と炭化珪素基板90とはオーミックに接続されている。すなわち電極層16はオーミック電極としての機能を有する。
電極層16の炭化珪素基板90に接する側(図中、下側)においては、上記の化合物はおおよそNi2Siである。つまり、電極層16の炭化珪素基板90に接する側においては、NiおよびSiの総原子数対するNi原子数の比率は、おおよそ、3分の2すなわちほぼ67%である。この比率は、電極層16の表面側(図中、上側)においてより高くなっており、極端な場合100%に近い値であってもよい。すなわち、工業的な製造方法における不可避的な不純物、または外部環境からの不可避的な付着物を別とすれば、電極層16の表面側が実質的にNiから構成されていてもよい。この場合、電極層16の表面側の電気伝導度は、Siを有意に含む場合に比して、より高くなる。
電極層16の表面側において、C原子濃度はNi原子濃度よりも小さい。好ましくはこのC原子濃度は3%未満であり、より好ましくは1%未満である。より好ましくは、電極層16の表面側に実質的にC原子が存在しない。すなわち外部環境からの不可避的なC原子の付着を別とすれば、電極層16の表面側が実質的にNiから構成されていてもよい。
ここで表面側における原子濃度とは、電極層16の表面(図中の上面)から深さ5nmまでの領域における全原子数に対する特定の原子の数の比率である。この原子濃度は、深さ方向の分解能が高い元素分析によって測定することができ、たとえばSIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)によって測定することができる。なお測定の準備作業において電極層16の表面が大気に暴露さていた場合は、電極層16の表面を洗浄する必要がある。この洗浄は、たとえば、アセトンなどの有機溶剤を用いた超音波洗浄である。
好ましくは、電極層16自体の表面は、エッチングまたは研磨などによる物質除去が行われていない面である。これにより電極層16の形成工程がより簡便化されている。ただしこの場合でも、電極層16の形成後に外部環境から電極層16の表面に付着した汚染物質は除去されていてよい。この除去は、たとえば上述したような洗浄によって行われ得る。
金属パッド層19は電極層16の表面側に接している。金属パッド層19は好ましくはAl層またはAl−Si層である。
次に本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
図2(A)を参照して、まず炭化珪素基板90が準備される。次に、炭化珪素基板90上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する材料層50aが形成される。Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。材料層50aは、SiおよびNiの混合層である。この混合層の形成は、たとえば、Siからなるターゲットと、Niからなるターゲットとを同時にスパッタすることによって行うことができる。
好ましくは、材料層50aにおけるSi原子の数は、Ni原子およびSi原子の総数の10%以上である。
さらに図2(B)を参照して、アニール処理として、材料層50a(図2(A))が形成された炭化珪素基板90上へレーザ光が照射される。このアニールによって材料層50aから電極層16(図2(B))が形成される。このアニールは、電極層16の少なくとも炭化珪素基板90に接する側がSiおよびNiの化合物すなわちニッケルシリサイドを含むものとなるように行われる。
好ましくはレーザ光の波長は、炭化珪素のバンドギャップに対応する波長である386nm以下である。これにより炭化珪素基板90の表面においてレーザ光の吸収が生じる。このようなレーザ光としては、たとえば、YAGレーザまたはYVO4レーザの第3高調波である波長355nmの光を用いることができる。
またレーザ光の出力密度は、0.5J/cm2以上1.5J/cm2以下であり、より好ましくは、0.7J/cm2以上1.3J/cm2以下である。これにより、十分なアニールの作用を得るとともに、レーザ光によるダメージの発生を抑えることができる。
またレーザ光のパルス幅は、10ns以上10μs以下とされ、より好ましくは50ns以上1μs以下とされる。これにより、実用的なパルス幅を有するレーザを用いつつ、十分に短い時間でアニールを行うことができる。
再び図1を参照して、電極層16の上に金属パッド層19が形成される。金属パッド層19は好ましくはAl層である。以上により本実施の形態の半導体装置が得られる。
本実施の形態の半導体装置によれば、電極層16においてNi原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。これによりこのパーセンテージが67%未満である場合に比して電極層16の電気伝導度を高めることができる。またこの半導体装置によれば、電極層16の表面側はSi原子濃度およびNi原子濃度の和よりも小さいC原子濃度を有する。これにより、電極層16の表面側に接する金属パッド層19が形成された場合にこの金属パッド層19が剥離しにくくなる。
好ましくは電極層16の表面側におけるSi原子濃度は30%より小さい。これにより電極層16の電気伝導度をより高めることができる。
また本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、電極層16の材料となる材料層50aにおいて、Ni原子の数はNi原子およびSi原子の総数の67%以上である。これによりこのパーセンテージが67%未満である場合に比して電極層16の電気伝導度を高めることができる。
またレーザ光が用いられることによってアニールが短時間で行なわれる。これにより、たとえばランプアニールのように、より長時間に渡るアニールが行われた場合に比して、C原子の拡散を抑制することができる。よって電極層16の表面側におけるC原子濃度を低くすることができる。これにより、電極層16の表面側に接する金属パッド層19が形成された場合に金属パッド層19が剥離しにくくなる。
好ましくは、電極層16または材料層50aのNi原子の数はNi原子およびSi原子の総数の70%以上である。これにより上述した作用効果をより確実に得ることができる。また好ましくはNi原子の数はNi原子およびSi原子の総数の90%以下である。これにより炭化珪素基板90からのC原子の拡散をより抑制することができる。
次に本実施の形態の変形例について説明する。
図3を参照して、本変形例の半導体装置の金属パッド層19Vは、電極層16上に形成された密着層19aと、密着層19a上に形成された本体層19bとを含む。密着層19aは、Ti、TiW、およびTiNのいずれかから作られている。本体層19bは、好ましくはAl層またはAl−Si層である。
本変形例によれば、金属パッド層19Vの電極層16への密着性をより高めることができる。
(実施の形態2)
主に図4を参照して、本実施の形態においては材料層50a(図2(A))の代わりに材料層50bが形成される。材料層50bを形成する工程はSi層51およびNi層52を積層する工程を含む。好ましくは、形成される積層体の最上層はNi層52とされる。これにより、アニール後に得られる電極層16の表面側におけるNi原子の比率を高めることができるので、電極層16の表面側の電気伝導度を高めることができる。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
本実施の形態によれば、実施の形態1において行われたようなNiおよびSiの混合層の形成が不要となる。
(実施の形態3)
本実施の形態においては、上述した実施の形態1または2の半導体装置のより詳しい構造の一例について説明する。
図5を参照して、本実施の形態の半導体装置は、縦型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、炭化珪素基板90と、電極層16と、金属パッド層19と、ゲート絶縁膜15と、ゲート電極17とを有する。炭化珪素基板90は、n+層11、n-層12、pボディ層13、n+ソース領域14、p+領域18を有する。
電極層16は、炭化珪素基板90の一方面(図中の上面)上において、n+ソース領域14およびp+領域18の各々にオーミックに接するように設けられている。電極層16の厚さは、たとえば100〜200nm程度である。
ゲート電極17は、炭化珪素基板90の一方面(図中の上面)上にゲート絶縁膜15を介して設けられており、pボディ層13の表面側であるチャネル領域13Aに対向している。また炭化珪素基板90の他方面(図中の下面)上にはドレイン電極20が設けられている。
本実施の形態によれば、電気伝導度の高い電極層16と、剥離しにくい金属パッド層19とを有する縦型MOSFETが得られる。
なお炭化珪素基板90のドレイン電極20に面する側にpコレクタ層が形成されることによって、縦型MOSFETの代わりに縦型IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が構成されてもよい。また炭化珪素基板に形成されたトレンチ内にゲート絶縁膜を介してゲート電極が埋め込まれる構造(トレンチゲート構造)が用いられてもよい。
(比較例)
SIMSを用いた濃度プロファイルデータを参照しつつ、本発明に対する比較例について説明する。なお金属層の表面上への金属パッド層の形成は行わなかったので、濃度プロファイルにおけるスパッタ時間0の近傍が電極層の表面に対応する。またスパッタレートは約10nm/分とされた。また測定の前には、表面の洗浄処理が行われた。以下に、比較例について具体的に説明する。
(第1の比較例)
材料層50aの代わりにNi層が用いられた。またレーザアニールの代わりにランプアニールが用いられた。
図6を参照して、電極層の表面(グラフの横軸の0近傍)において、半分以上の原子がC原子であった。また電極層全体に渡ってC原子およびSi原子の各々が有意な比率で存在していた。またNi原子が、深い方へ、すなわち炭化珪素基板内へ拡散していた。
(第2の比較例)
材料層50b(図4)として、Niが80原子%、Siが20原子%となるような積層体が用いられた。またレーザアニールの代わりにランプアニールが用いられた。
図7を参照して、第1の比較例と同様に、電極層の表面(グラフの横軸の0近傍)において、半分以上の原子がC原子であった。
(第3の比較例)
材料層50a(図2(A))の代わりに、よりNi比率の低い層が用いられた。具体的には、Ni65原子%、Si35原子%の組成を有する混合層が用いられた。またレーザアニールの代わりにランプアニールが用いられた。得られた電極層の平均的な電気伝導度は、本発明の実施例のものに比して低かった。
図8を参照して、電極層全体に渡ってSi原子が有意な比率で存在していた。すなわち電極層中に実質的にNiからなる部分は存在しなかった。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
16 電極層、19 金属パッド層、50a,50b 材料層、51 Si層、52 Ni層、90 炭化珪素基板。

Claims (12)

  1. 炭化珪素基板と、
    前記炭化珪素基板上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する電極層とを備え、
    前記Ni原子の数は前記Ni原子および前記Si原子の総数の67%以上であり、
    前記電極層の少なくとも前記炭化珪素基板に接する側はSiおよびNiの化合物を含み、
    前記電極層の表面側においてC原子濃度はNi原子濃度よりも小さい、半導体装置。
  2. 電極層の表面側において、C原子濃度は3%未満である、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記電極層の表面側に接する金属パッド層をさらに備える、請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記金属パッド層はAl層を含む、請求項3に記載の半導体装置。
  5. 前記金属パッド層は、前記電極層上に形成された密着層と、前記密着層上に形成された本体層とを含み、前記密着層は、Ti、TiW、およびTiNのいずれかから作られている、請求項3または4に記載の半導体装置。
  6. 前記電極層の表面側におけるSi原子濃度は30%より小さい、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
  7. 炭化珪素基板を準備する工程と、
    前記炭化珪素基板上に接し、かつNi原子およびSi原子を有する材料層を形成する工程とを備え、
    前記Ni原子の数は前記Ni原子および前記Si原子の総数の67%以上であり、さらに
    前記材料層をレーザ光でアニールすることによって、少なくとも前記炭化珪素基板に接する側がSiおよびNiの化合物を含む電極層を形成する工程を備える、半導体装置の製造方法。
  8. 前記電極層の上に金属パッド層を形成する工程をさらに備える、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記金属パッド層はAl層を含む、請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記金属パッド層を形成する工程は、前記電極層上に密着層を形成する工程と、前記密着層上に本体層を形成する工程とを含み、前記密着層は、Ti、TiW、およびTiNのいずれかから形成される、請求項8または9に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記材料層を形成する工程はSiおよびNiの混合層を形成する工程を含む、請求項7〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記材料層を形成する工程はSi層およびNi層を積層する工程を含む、請求項7〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
JP2010245149A 2010-11-01 2010-11-01 半導体装置およびその製造方法 Active JP5418466B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010245149A JP5418466B2 (ja) 2010-11-01 2010-11-01 半導体装置およびその製造方法
KR1020127023119A KR20130122898A (ko) 2010-11-01 2011-10-19 반도체 장치 및 그 제조 방법
CA2790077A CA2790077A1 (en) 2010-11-01 2011-10-19 Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN201180013968.2A CN102804342B (zh) 2010-11-01 2011-10-19 半导体器件及其制造方法
PCT/JP2011/073995 WO2012060222A1 (ja) 2010-11-01 2011-10-19 半導体装置およびその製造方法
US13/579,482 US8823017B2 (en) 2010-11-01 2011-10-19 Semiconductor device and method of manufacturing the same
EP11837873.6A EP2637198B1 (en) 2010-11-01 2011-10-19 Method of manufacturing a semiconductor device
TW100138734A TW201234609A (en) 2010-11-01 2011-10-25 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010245149A JP5418466B2 (ja) 2010-11-01 2010-11-01 半導体装置およびその製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012099598A true JP2012099598A (ja) 2012-05-24
JP2012099598A5 JP2012099598A5 (ja) 2013-07-25
JP5418466B2 JP5418466B2 (ja) 2014-02-19

Family

ID=46024339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010245149A Active JP5418466B2 (ja) 2010-11-01 2010-11-01 半導体装置およびその製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8823017B2 (ja)
EP (1) EP2637198B1 (ja)
JP (1) JP5418466B2 (ja)
KR (1) KR20130122898A (ja)
CN (1) CN102804342B (ja)
CA (1) CA2790077A1 (ja)
TW (1) TW201234609A (ja)
WO (1) WO2012060222A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013190901A1 (ja) * 2012-06-21 2013-12-27 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
WO2014097714A1 (ja) * 2012-12-20 2014-06-26 住友重機械工業株式会社 半導体装置の製造方法
WO2016027584A1 (ja) * 2014-08-20 2016-02-25 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置
DE102015213318A1 (de) 2014-08-20 2016-02-25 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbidhalbleitervorrichtung
JP2016046308A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2016046448A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 住友重機械工業株式会社 半導体素子の製造方法
JP2016046309A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
JPWO2014065018A1 (ja) * 2012-10-23 2016-09-08 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP2017168676A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5962475B2 (ja) * 2012-12-06 2016-08-03 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法及び炭化珪素半導体装置
JP2016046449A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 住友重機械工業株式会社 半導体素子の製造方法
JP6728096B2 (ja) 2017-04-24 2020-07-22 株式会社東芝 半導体装置、半導体装置の製造方法、インバータ回路、駆動装置、車両、及び、昇降機
JP6728097B2 (ja) 2017-04-24 2020-07-22 株式会社東芝 半導体装置、半導体装置の製造方法、インバータ回路、駆動装置、車両、及び、昇降機
DE102019101268A1 (de) * 2019-01-18 2020-07-23 Psc Technologies Gmbh Verfahren zur Herstellung oder Modifizierung von siliciumcarbidhaltigen Objekten

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6422026A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Sony Corp Manufacture of semiconductor device
JP2006202883A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2007534143A (ja) * 2003-08-14 2007-11-22 クリー インコーポレイテッド 金属−炭化珪素オーミックコンタクトの局所的アニーリングおよびそのようにして形成された素子
JP2008117923A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Sumitomo Electric Ind Ltd SiC半導体用オーミック電極、SiC半導体用オーミック電極の製造方法、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2009509339A (ja) * 2005-09-16 2009-03-05 クリー インコーポレイテッド 炭化ケイ素パワーデバイスを有する半導体ウェハを処理する方法
JP2010062402A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JP2010103229A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3079851B2 (ja) 1993-09-28 2000-08-21 富士電機株式会社 炭化けい素電子デバイスの製造方法
US7297626B1 (en) * 2001-08-27 2007-11-20 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Process for nickel silicide Ohmic contacts to n-SiC
KR100586949B1 (ko) * 2004-01-19 2006-06-07 삼성전기주식회사 플립칩용 질화물 반도체 발광소자
US20070138482A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-21 Nissan Motor Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method for producing the same
US8076736B2 (en) * 2007-02-14 2011-12-13 Panasonic Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP4291875B2 (ja) * 2007-07-20 2009-07-08 パナソニック株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6422026A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Sony Corp Manufacture of semiconductor device
JP2007534143A (ja) * 2003-08-14 2007-11-22 クリー インコーポレイテッド 金属−炭化珪素オーミックコンタクトの局所的アニーリングおよびそのようにして形成された素子
JP2006202883A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2009509339A (ja) * 2005-09-16 2009-03-05 クリー インコーポレイテッド 炭化ケイ素パワーデバイスを有する半導体ウェハを処理する方法
JP2008117923A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Sumitomo Electric Ind Ltd SiC半導体用オーミック電極、SiC半導体用オーミック電極の製造方法、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2010062402A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JP2010103229A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体装置およびその製造方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013190901A1 (ja) * 2012-06-21 2013-12-27 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2014003252A (ja) * 2012-06-21 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
US8866156B2 (en) 2012-06-21 2014-10-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing same
US9892919B2 (en) 2012-10-23 2018-02-13 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device manufacturing method
JPWO2014065018A1 (ja) * 2012-10-23 2016-09-08 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
WO2014097714A1 (ja) * 2012-12-20 2014-06-26 住友重機械工業株式会社 半導体装置の製造方法
JP2016046308A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2016046310A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2016046309A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
US9384981B2 (en) 2014-08-20 2016-07-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
DE102015213318A1 (de) 2014-08-20 2016-02-25 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbidhalbleitervorrichtung
WO2016027584A1 (ja) * 2014-08-20 2016-02-25 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2016046448A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 住友重機械工業株式会社 半導体素子の製造方法
JP2017168676A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法
US9978598B2 (en) 2016-03-16 2018-05-22 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
EP2637198B1 (en) 2018-09-26
WO2012060222A1 (ja) 2012-05-10
JP5418466B2 (ja) 2014-02-19
KR20130122898A (ko) 2013-11-11
TW201234609A (en) 2012-08-16
US8823017B2 (en) 2014-09-02
EP2637198A4 (en) 2014-12-31
WO2012060222A9 (ja) 2012-10-11
EP2637198A1 (en) 2013-09-11
US20120319135A1 (en) 2012-12-20
CN102804342B (zh) 2016-08-03
CA2790077A1 (en) 2012-05-10
CN102804342A (zh) 2012-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5418466B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR101780619B1 (ko) 반도체 장치와 그 제조 방법
JP6099298B2 (ja) SiC半導体デバイス及びその製造方法
JP4221012B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2008227174A (ja) P型4H−SiC基板上のオーミック電極の形成方法
US20150069613A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN110797260A (zh) 用于碳化硅功率半导体器件上的背侧欧姆接触的碳受控欧姆接触层
JP2010205824A (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP6728097B2 (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法、インバータ回路、駆動装置、車両、及び、昇降機
JP2012099599A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5156059B2 (ja) ダイオードとその製造方法
JP2016046310A (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法
CN104335328A (zh) 碳化硅半导体装置的制造方法以及由该方法制造的碳化硅半导体装置
JP5920275B2 (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2010056100A (ja) ショットキーバリアダイオード
JP5446161B2 (ja) ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法
US8173523B2 (en) Method of removing heavy metal in semiconductor substrate
JP6089235B2 (ja) 炭化珪素半導体素子の製造方法
JP2017168673A (ja) 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法
JP6540547B2 (ja) Mpsダイオード
JP6439642B2 (ja) Mpsダイオードの製造方法
JP2014130979A (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP6918902B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP5939626B2 (ja) 炭化珪素半導体素子の製造方法
JP2016149428A (ja) 半導体装置とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130527

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130612

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130820

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130930

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: 20131022

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5418466

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250