JP3184115B2 - Ohmic electrode formation method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、バンドギャップの
大きい炭化シリコンよりなる基板上にオーミック電極を
形成するオーミック電極形成方法に関する。The present invention relates to a method for forming an ohmic electrode on a substrate made of silicon carbide having a large band gap.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、炭化シリコン（以下、ＳｉＣと呼
ぶ。）よりなる半導体は、そのワイドバンドギャップ特
性の物性的優位性や、構成元素がほぼ無尽蔵にあること
から、次世代を担う半導体材料として大きな注目を集め
ている。ＳｉＣは結晶構造が共有性結合であるため、物
質的に極めて安定であって、バンドギャップが大きく且
つ高融点であるので、ＳｉＣにオーミック電極を形成す
るには高温の熱処理が必要となる。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductors made of silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) have been considered to be the next generation of semiconductor materials because of their superior physical properties of wide band gap characteristics and almost inexhaustible constituent elements. As attracting great attention. Since SiC has a covalent bond crystal structure, it is extremely stable in material, has a large band gap, and has a high melting point. Therefore, a high-temperature heat treatment is required to form an ohmic electrode on SiC.
【０００３】以下、従来の高温熱処理法を用いたオーミ
ック電極形成方法を図面を参照しながら説明する。図６
（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置のオーミック電極
形成方法を示す工程順断面図である。まず、図６（ａ）
に示すように、ＳｉＣよりなる基板１０１の上面にＮｉ
等よりなる金属膜１０２を形成する。この状態では金属
膜１０２と基板１０１との間にオーミック接触は得られ
ておらず、ショットキィ接触となっている。Hereinafter, a method for forming an ohmic electrode using a conventional high-temperature heat treatment will be described with reference to the drawings. FIG.
4A to 4C are cross-sectional views in the order of steps showing a conventional method for forming an ohmic electrode of a semiconductor device. First, FIG.
As shown in FIG.
A metal film 102 made of the same is formed. In this state, no ohmic contact has been obtained between the metal film 102 and the substrate 101, and a Schottky contact has been obtained.
【０００４】次に、図６（ｂ）に示すように、基板１０
１を高周波加熱炉１０３の加熱コイル１０３ａの間に挿
入し、１０００℃から１６００℃程度の高温の熱処理を
行なう。これにより、金属膜１０２と基板１０１との金
属−半導体界面が合金化されることによりオーミック接
触が得られ、図６（ｃ）に示すように、オーミック電極
１０２Ａが完成する。この方法は、例えば、C.Arnodo
他，「Nickel and molybdenum ohmic contacts on sili
con carbide」，Institute of Physics Conference Seri
es Number 142，pp.577-580, 1996 等に開示されてい
る。[0006] Next, as shown in FIG.
1 is inserted between the heating coils 103a of the high-frequency heating furnace 103, and heat treatment at a high temperature of about 1000 ° C. to 1600 ° C. is performed. Thus, an ohmic contact is obtained by alloying the metal-semiconductor interface between the metal film 102 and the substrate 101, and the ohmic electrode 102A is completed as shown in FIG. This method is, for example, C. Arnodo
Also, "Nickel and molybdenum ohmic contacts on sili
con carbide ", Institute of Physics Conference Seri
es Number 142, pp. 577-580, 1996 and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のオーミック電極形成方法は、オーミック電極１０２
Ａを形成するために、ＳｉＣよりなる基板１０１にＳｉ
Ｃ結晶の成長温度に近い高温熱処理を行なうため、基板
１０１に対してダメージを与えるおそれがあるという
点、高温熱処理を行なうための高周波加熱炉１０３等の
特殊な装置が必要となるという点、その高温熱処理工程
において、最適化条件設定のための温度管理や雰囲気ガ
ス管理が非常に難しい点、さらに、高温に対する安全性
管理等の複雑な運営管理を必要とする点の種々の問題点
を有している。However, the conventional method for forming an ohmic electrode uses the ohmic electrode 102.
In order to form A, a substrate 101 made of SiC is
Since high-temperature heat treatment close to the growth temperature of the C crystal is performed, there is a possibility that the substrate 101 may be damaged, and special equipment such as a high-frequency heating furnace 103 for performing high-temperature heat treatment is required. In the high-temperature heat treatment process, there are various problems that it is very difficult to control the temperature and the atmosphere gas for setting the optimization conditions, and that complicated management such as safety management against high temperature is required. ing.
【０００６】本発明は前記問題点に鑑み、ＳｉＣよりな
る基板上にオーミック電極を簡便に形成できるようにす
ることを目的とする。In view of the above problems, an object of the present invention is to make it possible to easily form an ohmic electrode on a substrate made of SiC.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、炭化シリコンよりなる基板上に設けられ
た金属膜にレーザ光を照射することにより、オーミック
接触を実現するものである。In order to achieve the above object, the present invention realizes ohmic contact by irradiating a metal film provided on a substrate made of silicon carbide with laser light. .
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【００１０】 本発明に係る第１のオーミック電極形成
方法は、炭化シリコンよりなる基板上に第１の金属膜を
堆積する工程と、メッキ法を用いて第１の金属膜上に第
２の金属膜を堆積する工程と、第２の金属膜にレーザ光
を照射して第１の金属膜及び第２の金属膜を加熱するこ
とにより、第１の金属膜と基板とをオーミック接触させ
て第１の金属膜及び第２の金属膜よりなるオーミック電
極を形成する工程とを備えている。A first ohmic electrode forming method according to the present invention includes a step of depositing a first metal film on a substrate made of silicon carbide, and a step of depositing a second metal film on the first metal film by plating. Depositing a film, and irradiating the second metal film with laser light to heat the first metal film and the second metal film, thereby bringing the first metal film and the substrate into ohmic contact to form a second metal film. Forming an ohmic electrode composed of the first metal film and the second metal film.
【００１１】 第１のオーミック電極形成方法による
と、炭化シリコンよりなる基板上に第１の金属膜を堆積
し、メッキ法を用いて第１の金属膜上に第２の金属膜を
堆積した後、該第２の金属膜にレーザ光を照射して第１
及び第２の金属膜を加熱することにより、第１の金属膜
と基板とをオーミック接触させるため、室温状態で第１
の金属膜及び第２の金属膜よりなるオーミック電極を形
成することができる。さらに、基板の上面側からレーザ
光を照射する場合には、メッキ法を用いて形成された第
２の金属膜の表面の反射率が蒸着法等により形成された
金属膜に比べて小さいため、第２の金属膜がレーザ光を
吸収し易くなる。According to the first ohmic electrode forming method, a first metal film is deposited on a substrate made of silicon carbide, and a second metal film is deposited on the first metal film using a plating method. , first by irradiating a laser beam to the second metal film
And heating the second metal film to make ohmic contact between the first metal film and the substrate.
An ohmic electrode composed of the metal film and the second metal film can be formed. Further, in the case where laser light is irradiated from the upper surface side of the substrate, the reflectance of the surface of the second metal film formed by plating is smaller than that of a metal film formed by evaporation or the like, The second metal film easily absorbs the laser light.
【００１２】 本発明に係る第２のオーミック電極形成
方法は、炭化シリコンよりなる基板の表面に金属膜を堆
積する工程と、基板に、炭化シリコンのエネルギーバン
ドのバンドギャップに一致するエネルギーと対応する波
長よりも充分に大きな波長を有するレーザ光を基板の表
面側から照射して金属膜を加熱することにより、金属膜
と基板とをオーミック接触させて金属膜よりなるオーミ
ック電極を形成する工程とを備えている。According to a second ohmic electrode forming method of the present invention, a step of depositing a metal film on a surface of a substrate made of silicon carbide corresponds to an energy corresponding to a band gap of an energy band of silicon carbide. Heating the metal film by irradiating a laser beam having a wavelength sufficiently larger than the wavelength from the surface side of the substrate to form an ohmic electrode made of the metal film by making the metal film and the substrate in ohmic contact. Have.
【００１３】 第２のオーミック電極形成方法による
と、表面に金属膜を堆積した炭化シリコンよりなる基板
に、その表面側からレーザ光を照射して金属膜を加熱す
ることにより、金属膜と基板とをオーミック接触させる
ため、室温状態で金属膜よりなるオーミック電極を形成
することができる。According to the second ohmic electrode forming method, a substrate made of silicon carbide having a metal film deposited on its surface is irradiated with a laser beam from the surface side to heat the metal film, so that the metal film and the substrate To form an ohmic electrode made of a metal film at room temperature.
【００１４】さらに、レーザ光の波長である波長が、炭
化シリコンのエネルギーバンドのバンドギャップに一致
するエネルギーと対応する波長よりも充分に大きいた
め、炭化シリコンよりなる基板にはレーザ光のエネルギ
ーが吸収されないので、金属膜のみを選択的に加熱する
ことができる。Further, since the wavelength of the laser beam is sufficiently larger than the wavelength corresponding to the energy corresponding to the band gap of the energy band of silicon carbide, the energy of the laser beam is absorbed by the substrate made of silicon carbide. Therefore, only the metal film can be selectively heated.
【００１５】なお、レーザ光の波長とＳｉＣのバンドギ
ャップに一致するエネルギーと対応する波長との関係式
を以下の［式１］に示す。The relational expression between the wavelength of the laser beam, the energy corresponding to the band gap of SiC, and the corresponding wavelength is shown in the following [Equation 1].
【００１６】［式１］ λlaser ＞λSiC ＝ｈ・ｃ／Ｅｇ （但し、λlaser はレーザ光の波長を
表わし、λSiC はＳｉＣのバンドギャップに一致するエ
ネルギーと対応する波長を表わし、ｈはプランク定数を
表わし、ｃは光速を表わし、ＥｇはＳｉＣのバンドギャ
ップを表わす。以下、同様とする。） 本発明に係る第３のオーミック電極形成方法は、炭化シ
リコンよりなる基板の表面に金属膜を堆積する工程と、
基板に、炭化シリコンのエネルギーバンドのバンドギャ
ップに一致するエネルギーを有する第１の波長よりも充
分に大きな第２の波長を有するレーザ光を基板の裏面側
から照射して金属膜を加熱することにより、金属膜と基
板とをオーミック接触させて金属膜よりなるオーミック
電極を形成する工程とを備えている。[Equation 1] λ laser > λ SiC = h · c / Eg (where λ laser represents the wavelength of laser light, λ SiC represents the energy corresponding to the band gap of SiC and the wavelength corresponding to h, Represents the Planck constant, c represents the speed of light, Eg represents the band gap of SiC, and the same applies hereinafter.) According to a third method for forming an ohmic electrode according to the present invention, the surface of a substrate made of silicon carbide is coated with metal. Depositing a film;
By heating the metal film by irradiating the substrate with laser light having a second wavelength sufficiently larger than the first wavelength having energy corresponding to the band gap of the energy band of silicon carbide from the back side of the substrate. Forming an ohmic electrode made of a metal film by bringing the metal film and the substrate into ohmic contact with each other.
【００１７】 第３のオーミック電極形成方法による
と、レーザ光の波長が、炭化シリコンのエネルギーバン
ドのバンドギャップに一致するエネルギーと対応する波
長よりも充分に大きいレーザ光を用いているため、表面
に金属膜が堆積された炭化シリコンよりなる基板の裏面
側からレーザ光を照射しても、基板にレーザ光のエネル
ギーが吸収されないので、金属膜のみを選択的に加熱す
ることができる。これにより、金属膜と基板とをオーミ
ック接触させることができるため、室温状態で金属膜よ
りなるオーミック電極を形成することができる。According to the third ohmic electrode forming method, the laser light having a wavelength sufficiently larger than the wavelength corresponding to the energy corresponding to the band gap of the energy band of silicon carbide is used. Even when the laser light is irradiated from the back surface side of the silicon carbide substrate on which the metal film is deposited, the energy of the laser light is not absorbed by the substrate, so that only the metal film can be selectively heated. Thereby, the metal film and the substrate can be brought into ohmic contact, so that an ohmic electrode made of the metal film can be formed at room temperature.
【００１８】 本発明に係る第４のオーミック電極形成
方法は、炭化シリコンよりなる基板上に、該基板を露出
させる開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、基板上
における開口部に金属膜を堆積する工程と、基板の上面
側からレーザ光を照射して金属膜を加熱することによ
り、金属膜と基板とをオーミック接触させて金属膜より
なるオーミック電極を形成する工程と、絶縁膜を除去す
る工程とを備えている。A fourth method of forming an ohmic electrode according to the present invention includes a step of forming an insulating film having an opening exposing the substrate on a substrate made of silicon carbide, and forming a metal film in the opening on the substrate. Deposition process and top surface of substrate
Irradiating a laser beam from the side to heat the metal film, thereby bringing the metal film and the substrate into ohmic contact to form an ohmic electrode made of the metal film , and removing the insulating film.
And a step of
【００１９】 第４のオーミック電極形成方法による
と、炭化シリコンよりなる基板上に、該基板を露出させ
る開口部を有する絶縁膜を形成し、該開口部に金属膜を
堆積した後、基板の上面側からレーザ光を照射して金属
膜を加熱することにより、金属膜と基板とをオーミック
接触させるため、室温状態で金属膜よりなるオーミック
電極を形成することができる。According to a fourth ohmic electrode forming method, on a substrate made of silicon carbide, an insulating film having an opening exposing the substrate, after depositing a metal film on the opening, the upper surface of the substrate By irradiating a laser beam from the side and heating the metal film, the metal film and the substrate are brought into ohmic contact, so that an ohmic electrode made of the metal film can be formed at room temperature.
【００２０】さらに、基板上の金属膜の周辺部は絶縁膜
により覆われているため、オーミック電極形成時に基板
の上面に飛散する飛散金属によって該基板の上面が汚染
されることを防止できる。Further, since the peripheral portion of the metal film on the substrate is covered with the insulating film, the upper surface of the substrate can be prevented from being contaminated by the scattered metal scattered on the upper surface of the substrate when the ohmic electrode is formed.
【００２１】[0021]
（第１の実施形態）本発明の第１の実施形態を図面を参
照しながら説明する。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２２】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施
形態に係るオーミック電極形成方法を示す工程順断面図
である。まず、図１（ａ）に示すように、例えば、蒸着
法を用いて、ＳｉＣよりなる基板１１の上面にＮｉ等よ
りなる第１の金属膜１２及び第２の金属膜１３を堆積す
る。この状態では第１の金属膜１２と基板１１との界面
及び第２の金属膜１３と基板１１との界面にはオーミッ
ク接触は得られておらず、共にショットキィ接触となっ
ている。FIGS. 1A to 1C are sectional views in the order of steps showing a method for forming an ohmic electrode according to a first embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a first metal film 12 and a second metal film 13 made of Ni or the like are deposited on the upper surface of a substrate 11 made of SiC by using, for example, an evaporation method. In this state, no ohmic contact is obtained at the interface between the first metal film 12 and the substrate 11 and at the interface between the second metal film 13 and the substrate 11, and both are in Schottky contact.
【００２３】次に、図１（ｂ）に示すように、基板１１
の上面側から、光の先端部を絞ったレーザ光１４を基板
１１上の第１の金属膜１２にのみ照射する。これによ
り、図１（ｃ）に示すように、基板１１を加熱しなくて
も、レーザ光１４のエネルギーによって第１の金属膜１
２と基板１１との金属−半導体界面が合金化されるた
め、第１の金属膜１２と基板１１との界面にオーミック
接触が得られるので、第１の金属膜１２はオーミック電
極１２Ａとなる。一方、レーザ光１４が照射されなかっ
た第２の金属膜１３はショットキィ電極１３Ｂとなる。Next, as shown in FIG.
From the upper surface side of the substrate, a laser beam 14 whose light tip is narrowed is applied only to the first metal film 12 on the substrate 11. Thus, as shown in FIG. 1C, the first metal film 1 can be heated by the energy of the laser beam 14 without heating the substrate 11.
Since the metal-semiconductor interface between the substrate 2 and the substrate 11 is alloyed, ohmic contact is obtained at the interface between the first metal film 12 and the substrate 11, so that the first metal film 12 becomes the ohmic electrode 12A. On the other hand, the second metal film 13 not irradiated with the laser beam 14 becomes the Schottky electrode 13B.
【００２４】このように、本実施形態によると、ＳｉＣ
よりなる基板１１を加熱することなく、第１の金属膜１
２に対してレーザ１４光を照射することにより第１の金
属膜１２と基板１１との界面を合金化するため、ＳｉＣ
結晶の成長温度に近い高温熱処理を行なわないので、基
板１１に対してダメージを与えるおそれがない。As described above, according to the present embodiment, SiC
Without heating the substrate 11 made of the first metal film 1
2 is irradiated with a laser 14 light to alloy the interface between the first metal film 12 and the substrate 11,
Since high-temperature heat treatment close to the crystal growth temperature is not performed, there is no possibility that the substrate 11 will be damaged.
【００２５】また、高温熱処理を行なうための高周波加
熱炉等の特殊な装置が不要となると共に、最適化条件を
設定するための複雑なプロセス管理が不要となるので、
ＳｉＣよりなる基板１１上に簡便にオーミック電極を形
成することができる。Further, a special device such as a high-frequency heating furnace for performing high-temperature heat treatment is not required, and complicated process management for setting optimization conditions is not required.
An ohmic electrode can be easily formed on the substrate 11 made of SiC.
【００２６】また、本実施形態のように、レーザ光１４
の先端部を絞って、第１の金属膜１２にのみレーザ光１
４を照射すれば、同一基板上に形成された複数の金属膜
のうち、オーミック接触させる金属膜とショットキィ接
触させる金属膜とを選択的に形成できるため、一度の電
極形成工程でショットキィダイオードやＭＥＳＦＥＴを
形成することができる。Also, as in this embodiment, the laser light 14
Of the laser light 1 only on the first metal film 12
4 can selectively form a metal film to be in ohmic contact and a metal film to be in Schottky contact among a plurality of metal films formed on the same substrate. And MESFET can be formed.
【００２７】なお、レーザ光１４を絞らず基板１１の全
面に照射すれば、第１の金属膜１２及び第２の金属膜１
３を共にオーミック接触にできることはいうまでもな
い。By irradiating the entire surface of the substrate 11 without stopping the laser beam 14, the first metal film 12 and the second metal film 1
Needless to say, both can be made into ohmic contact.
【００２８】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態を図面を参照しながら説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２９】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
形態に係るオーミック電極形成方法を示す工程順断面図
である。まず、図２（ａ）に示すように、蒸着法を用い
て、ＳｉＣよりなる基板２１の上面にＮｉ等よりなる第
１の金属膜２２及び第２の金属膜２３を堆積する。この
状態では、第１の金属膜２２及び第２の金属膜２３はそ
れぞれ基板２１とショットキィ接触している。その後、
メッキ法を用いて、第１の金属膜２２の上面に第１のメ
ッキ金属膜２４を、第２の金属膜２３の上面に第２のメ
ッキ金属膜２５をそれぞれ堆積する。FIGS. 2A to 2C are sectional views in the order of steps showing a method for forming an ohmic electrode according to a second embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 2A, a first metal film 22 and a second metal film 23 made of Ni or the like are deposited on the upper surface of a substrate 21 made of SiC by using an evaporation method. In this state, the first metal film 22 and the second metal film 23 are in Schottky contact with the substrate 21, respectively. afterwards,
Using a plating method, a first plating metal film 24 is deposited on the upper surface of the first metal film 22, and a second plating metal film 25 is deposited on the upper surface of the second metal film 23.
【００３０】次に、図２（ｂ）に示すように、基板２１
の上面側から、レーザ光２６の先端部を絞って基板２１
における第１のメッキ金属膜２４にのみレーザ光２６を
照射する。これにより、図２（ｃ）に示すように、基板
２１を加熱しなくても、レーザ光２６のエネルギーが第
１のメッキ金属膜２４から第１の金属膜２２に熱伝導さ
れることによって第１の金属膜２２と基板２１との金属
−半導体界面が合金化されるため、第１の金属膜２２と
基板２１との界面にオーミック接触が得られるので、第
１の金属膜２２及び第１のメッキ金属膜２４はオーミッ
ク電極２７となる。一方、レーザ光２６が照射されなか
った第２の金属膜２３及び第２のメッキ金属膜２５はシ
ョットキィ電極２８となる。Next, as shown in FIG.
From the upper surface side of the laser light 26,
Is irradiated with the laser beam 26 only to the first plated metal film 24 in the above. As a result, as shown in FIG. 2C, the energy of the laser beam 26 is thermally conducted from the first plating metal film 24 to the first metal film 22 without heating the substrate 21 so that Since the metal-semiconductor interface between the first metal film 22 and the substrate 21 is alloyed, an ohmic contact is obtained at the interface between the first metal film 22 and the substrate 21, so that the first metal film 22 and the first The plated metal film 24 becomes the ohmic electrode 27. On the other hand, the second metal film 23 and the second plated metal film 25 that have not been irradiated with the laser light 26 become the Schottky electrodes 28.
【００３１】一般に、レーザ光２６のエネルギーは（１
−反射率）倍になるため、蒸着により形成された第１及
び第２の金属膜２２，２３はその表面が鏡面に近いの
で、レーザ光２６のエネルギーのうちの大部分のエネル
ギーが反射されることになり、従って、レーザ光２６の
エネルギー強度を充分に強くしなければならない。Generally, the energy of the laser beam 26 is (1
Since the surface of the first and second metal films 22 and 23 formed by vapor deposition is close to a mirror surface, most of the energy of the laser light 26 is reflected. Therefore, the energy intensity of the laser light 26 must be sufficiently increased.
【００３２】しかしながら、本実施形態によると、蒸着
法やエピタキシャル法等で形成された第１の金属膜に上
面にメッキ法を用いて形成された第１のメッキ金属膜２
４を設けており、該第１のメッキ金属膜２４の表面は鏡
面状でないため、レーザ光２６が効率良く吸収されるの
で、より小さなエネルギー強度でオーミック電極２７を
形成することができる。However, according to the present embodiment, the first plated metal film 2 formed on the upper surface by the plating method on the first metal film formed by the vapor deposition method, the epitaxial method, or the like.
4, the surface of the first plated metal film 24 is not mirror-like, so that the laser beam 26 is efficiently absorbed, so that the ohmic electrode 27 can be formed with lower energy intensity.
【００３３】さらに、第１の金属膜２２表面の光沢や曇
り、又は第１の金属膜２２の材料の違いによる反射率の
変化の影響等を受けにくいので、レーザ照射面全面にわ
たって均一な加熱が可能となり、良好なオーミック電極
を得ることができる。Furthermore, since the surface of the first metal film 22 is less susceptible to gloss or fogging or a change in reflectance due to a difference in the material of the first metal film 22, uniform heating over the entire laser-irradiated surface can be achieved. This makes it possible to obtain a good ohmic electrode.
【００３４】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態を図面を参照しながら説明する。(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００３５】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施
形態に係るオーミック電極形成方法を示す工程順断面図
である。まず、図３（ａ）に示すように、ＳｉＣよりな
る基板３１の表面にＮｉ等よりなる第１の金属膜３２及
び第２の金属膜３３を堆積する。この状態では、第１の
金属膜３２及び第２の金属膜３３と基板１１との各界面
は共にショットキィ接触となっている。FIGS. 3A to 3C are sectional views in the order of steps showing a method for forming an ohmic electrode according to a third embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 3A, a first metal film 32 and a second metal film 33 made of Ni or the like are deposited on the surface of a substrate 31 made of SiC. In this state, each interface between the first metal film 32 and the second metal film 33 and the substrate 11 is in Schottky contact.
【００３６】次に、図３（ｂ）に示すように、基板３１
の表面側から、該基板３１に対して、波長がＳｉＣのバ
ンドギャップ（＝Ｅｇ）に一致するエネルギーと対応す
る波長（＝ｈ・ｃ／Ｅｇ）よりも充分に長い波長を有す
るレーザ光３４を照射する。これにより、図３（ｃ）に
示すように、基板３１を加熱しなくても、レーザ光３４
が有するエネルギーによって第１の金属膜３２と基板３
１との金属−半導体界面及び第２の金属膜３３と基板３
１との金属−半導体界面がそれぞれ合金化されるため、
第１の金属膜３２と基板３１との界面及び第１の金属膜
３２と基板３１との界面にそれぞれオーミック接触が得
られるので、第１の金属膜３２は第１のオーミック電極
３２Ａになると共に、第２の金属膜３３は第２のオーミ
ック電極３３Ａになる。Next, as shown in FIG.
From the surface side of the substrate 31, a laser beam 34 having a wavelength sufficiently longer than the wavelength (= h · c / Eg) corresponding to the energy whose wavelength matches the band gap (= Eg) of SiC is applied to the substrate 31. Irradiate. As a result, as shown in FIG.
Energy of the first metal film 32 and the substrate 3
1 and the second metal film 33 and the substrate 3
Since the metal-semiconductor interface with 1 is alloyed,
Ohmic contacts are obtained at the interface between the first metal film 32 and the substrate 31 and at the interface between the first metal film 32 and the substrate 31, respectively, so that the first metal film 32 becomes the first ohmic electrode 32A and The second metal film 33 becomes the second ohmic electrode 33A.
【００３７】本実施形態の特徴として、レーザ光３４
に、その波長がＳｉＣのバンドギャップに一致するエネ
ルギーと対応する波長よりも充分に長い波長を有するレ
ーザ光を用いているため、該レーザ光３４がＳｉＣより
なる基板３１に吸収されずに基板３１を透過するので、
該基板３１を加熱することなく第１及び第２の金属膜３
２，３３のみを選択的に加熱することができる。これに
より、基板３１に熱的ダメージを与えることなく、第１
のオーミック電極３２Ａ及び第２のオーミック電極３３
Ａを形成することができる。As a feature of this embodiment, the laser light 34
Since a laser beam having a wavelength sufficiently longer than the wavelength corresponding to the energy corresponding to the band gap of SiC is used, the laser beam 34 is not absorbed by the substrate 31 made of SiC, and Through,
The first and second metal films 3 without heating the substrate 31;
Only 2, 33 can be selectively heated. This allows the first substrate 31 to be thermally damaged without causing thermal damage.
Ohmic electrode 32A and second ohmic electrode 33
A can be formed.
【００３８】なお、ＳｉＣにはさまざまなポリタイプが
あり、バンドギャップＥｇもさまざまであるが、例え
ば、６Ｈ−ＳｉＣの場合は、該バンドギャップＥｇは約
３ｅＶであり、これは波長λSiC ＝ｈ・ｃ／Ｅｇ＝１．
２４／３＝０．４１μｍに対応する。従って、λlaser
＝１．０６μｍの波長を有するＹＡＧレーザや、さらに
長波長の炭酸ガスレーザ等を用いることにより、ドナー
やアクセプターが導入されたＳｉＣよりなる基板であっ
ても、選択的に金属膜を加熱することができる。Note that there are various polytypes of SiC and various band gaps Eg. For example, in the case of 6H-SiC, the band gap Eg is about 3 eV, which is a wavelength λ SiC = h. C / Eg = 1.
24/3 = 0.41 μm. Therefore, λ laser
By using a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm or a carbon dioxide laser having a longer wavelength, a metal film can be selectively heated even on a substrate made of SiC into which a donor or an acceptor is introduced. it can.
【００３９】以下、本発明の第３の実施形態の一変形例
を図面を参照しながら説明する。Hereinafter, a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００４０】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施
形態の一変形例に係るオーミック電極形成方法を示す工
程順断面図である。FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views in the order of steps showing a method for forming an ohmic electrode according to a modification of the third embodiment of the present invention.
【００４１】本変形例の特徴は、図４（ｂ）に示すよう
に、基板３１の裏面側から、波長がＳｉＣのバンドギャ
ップ（＝Ｅｇ）に一致するエネルギーと対応する波長
（＝ｈ・ｃ／Ｅｇ）よりも充分に長い波長を有するレー
ザ光３４を基板３１に照射するという点にある。これに
より、前述したように、ＳｉＣのバンドギャップに一致
するエネルギーと対応する波長よりも充分に長い波長を
有するレーザの入射光はＳｉＣにはほとんど吸収され
ず、表面側に到達して第１の金属膜３２及び第２の金属
膜３３に吸収される。従って、各金属−半導体界面が直
接加熱されるため、電極を形成する金属膜の膜厚の影響
を受けないので、より確実に第１のオーミック電極３２
Ａ及び第２のオーミック電極３３Ａを形成することがで
きる。As shown in FIG. 4B, the feature of this modification is that the wavelength (= h · c) corresponding to the energy whose wavelength matches the band gap (= Eg) of SiC from the back side of the substrate 31. / Eg) is that the substrate 31 is irradiated with a laser beam 34 having a wavelength sufficiently longer than / Eg). Thereby, as described above, the incident light of the laser having a wavelength sufficiently longer than the wavelength corresponding to the energy corresponding to the band gap of SiC is hardly absorbed by SiC, reaches the surface side, and reaches the first side. It is absorbed by the metal film 32 and the second metal film 33. Accordingly, since each metal-semiconductor interface is directly heated, it is not affected by the thickness of the metal film forming the electrode, so that the first ohmic electrode 32 can be more reliably formed.
A and the second ohmic electrode 33A can be formed.
【００４２】なお、レーザ光の散乱を防ぐために、基板
３１の裏面を鏡面研磨すれば、各金属膜３２，３３にお
けるレーザ光の吸収効率をさらに高めることができる。If the back surface of the substrate 31 is mirror-polished in order to prevent scattering of the laser beam, the laser beam absorption efficiency of each of the metal films 32 and 33 can be further increased.
【００４３】以下、本発明の第４の実施形態を図面を参
照しながら説明する。Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００４４】図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施
形態に係るオーミック電極形成方法を示す工程順断面図
である。まず、図５（ａ）に示すように、ＳｉＣよりな
る基板４１の上に全面にわたって絶縁膜を堆積した後、
フォトリソグラフィー等を用いて、基板４１の上面の所
定位置に基板４１の上面を露出させる開口部４２ａを形
成する。その後、該開口部４２ａにＮｉ等よりなる第１
の金属膜４３及び第２の金属膜４４を堆積する。FIGS. 5A to 5C are sectional views in the order of steps showing a method for forming an ohmic electrode according to a fourth embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 5A, after an insulating film is deposited over the entire surface of a substrate 41 made of SiC,
An opening 42a for exposing the upper surface of the substrate 41 is formed at a predetermined position on the upper surface of the substrate 41 by using photolithography or the like. Then, a first layer made of Ni or the like is formed in the opening 42a.
Of the metal film 43 and the second metal film 44 are deposited.
【００４５】次に、図５（ｂ）に示すように、基板４１
の上面側からレーザ光４５を照射することにより、第１
の金属膜４３から第１のオーミック電極４３Ａを、第２
の金属膜４４から第２のオーミック電極４４Ａをそれぞ
れ形成する。このとき、金属のうち比較的熱伝導度が小
さい材料、例えば、Ｎｉにレーザ光４５を照射して加熱
を行なうと、金属の表面温度が急上昇することにより、
各金属膜４３，４４の周囲に該金属膜の表面から表面金
属４３ａ，４４ａが飛散することがある。Next, as shown in FIG.
By irradiating the laser beam 45 from the upper surface side of the
The first ohmic electrode 43A is formed from the metal film 43 of FIG.
A second ohmic electrode 44A is formed from the metal film 44 of FIG. At this time, when a material having a relatively low thermal conductivity among metals, for example, Ni is irradiated with a laser beam 45 and heated, the surface temperature of the metal sharply increases.
The surface metals 43a and 44a may be scattered around the metal films 43 and 44 from the surface of the metal film.
【００４６】本実施形態においては、基板４１上に該基
板面を保護する絶縁膜４２を形成しているため、これら
の表面金属４３ａ，４４ａが絶縁膜４２の上に飛散し基
板面に付着しないので、該絶縁膜４２を除去することに
より、図５（ｃ）に示すように、オーミック電極形成後
に、清浄な基板面を容易に且つ確実に得ることができ
る。In this embodiment, since the insulating film 42 for protecting the substrate surface is formed on the substrate 41, these surface metals 43a and 44a scatter on the insulating film 42 and do not adhere to the substrate surface. Therefore, by removing the insulating film 42, as shown in FIG. 5C, a clean substrate surface can be easily and reliably obtained after the ohmic electrode is formed.
【００４７】[0047]
【発明の効果】 本発明に係る第１のオーミック電極形
成方法によると、第１の金属膜及び第２の金属膜を順次
堆積した炭化シリコンよりなる基板における第２の金属
膜にレーザ光を照射して第１及び第２の金属膜を加熱す
ることにより、第１の金属膜と基板とをオーミック接触
させるため、室温状態で第１及び第２の金属膜よりなる
オーミック電極を形成することができる。これにより、
基板全体に対して高温の熱処理を行なわないため、基板
に対する熱的ダメージが生じにくくなると共に、高周波
加熱炉のような特殊な装置が不要となるため、複雑なプ
ロセス管理が不要となるので、炭化シリコンよりなる基
板にオーミック電極を簡便に形成することができる。ま
た、炭化シリコンよりなる基板上に互いに離れた複数の
金属膜を形成し、光の先端部を絞ったレーザ光を用いた
場合には、一の金属膜をオーミック電極とし、他の金属
膜をショットキィ電極とすることもできるので、一回の
電極形成工程でショットキィダイオードやＭＥＳＦＥＴ
を形成することができる。その上、メッキ法を用いて堆
積した第２の金属膜の表面の反射率が蒸着法等を用いた
場合に比べて小さいため、第２の金属膜がレーザ光を吸
収し易くなる。そのため、より小さなエネルギー強度で
オーミック電極を形成することができる。According to the first ohmic electrode forming method of the present invention, the second metal on the substrate made of silicon carbide on which the first metal film and the second metal film are sequentially deposited.
By irradiating the film with a laser beam to heat the first and second metal films, the first metal film and the substrate are brought into ohmic contact with each other. Electrodes can be formed. This allows
Since high-temperature heat treatment is not performed on the entire substrate, thermal damage to the substrate is less likely to occur, and special equipment such as a high-frequency heating furnace is not required. An ohmic electrode can be easily formed on a substrate made of silicon. Further, when a plurality of metal films separated from each other are formed on a substrate made of silicon carbide, and a laser beam with a narrowed tip is used, one metal film is used as an ohmic electrode, and the other metal film is used as an ohmic electrode. Since it can be a Schottky electrode, it is possible to use a Schottky diode or MESFET in one electrode formation process.
Can be formed. In addition, since the reflectance of the surface of the second metal film deposited by the plating method is smaller than that in the case of using the evaporation method or the like, the second metal film easily absorbs laser light. Therefore, an ohmic electrode can be formed with lower energy intensity.
【００４８】[0048]
【００４９】また、第１の金属膜表面の光沢や曇り又は
第１の金属膜の材料の違いによる反射率の変化の影響等
を受けにくいため、レーザ照射面全面にわたって均一に
加熱されるので、良好にオーミック接触するオーミック
電極を確実に得ることができる。Further, since the first metal film surface is hardly affected by the gloss or fogging of the surface of the first metal film or the change in the reflectance due to the difference in the material of the first metal film, the surface is uniformly heated over the entire laser irradiation surface. An ohmic electrode that makes good ohmic contact can be reliably obtained.
【００５０】 本発明に係る第２のオーミック電極形成
方法によると、レーザ光の波長が、炭化シリコンのエネ
ルギーバンドのバンドギャップに一致するエネルギーと
対応する波長よりも充分に大きいため、炭化シリコンよ
りなる基板にはレーザ光のエネルギーが吸収されないの
で、基板の全面にレーザ光を照射しても金属膜のみを選
択的に加熱することができ、その結果、量産性が向上す
る。[0050] When the second ohmic electrode forming method according to the present invention, since the wavelength of the record laser light is sufficiently larger than the corresponding wavelength and energy that matches the band gap of silicon carbide energy band, silicon carbide Since the energy of the laser light is not absorbed by the substrate, the metal film alone can be selectively heated even when the entire surface of the substrate is irradiated with the laser light, thereby improving mass productivity.
【００５１】 本発明に係る第３のオーミック電極形成
方法によると、前記第２のオーミック電極形成方法の効
果が得られる上に、炭化シリコンのエネルギーバンドの
バンドギャップに一致するエネルギーと対応する波長よ
りも充分に大きいレーザ光を基板の裏面側から照射する
ことにより、金属−半導体界面が直接加熱されるため、
電極を形成する金属膜の膜厚の影響を受けないので、よ
り確実にオーミック電極を形成することができると共
に、プロセス上の自由度が向上する。According to the third ohmic electrode forming method of the present invention, the effect of the second ohmic electrode forming method can be obtained, and the wavelength corresponding to the energy corresponding to the band gap of the energy band of silicon carbide can be obtained. Irradiating a sufficiently large laser beam from the back side of the substrate directly heats the metal-semiconductor interface,
Since the thickness of the metal film forming the electrode is not affected, the ohmic electrode can be formed more reliably, and the degree of freedom in the process is improved.
【００５２】本発明に係る第４のオーミック電極形成方
法によると、基板上の金属膜の周辺部が絶縁膜により覆
われているため、オーミック電極形成時に基板の上面に
飛散する飛散金属によって該基板の上面が汚染されるこ
とを防止できる。これにより、オーミック電極形成後
に、清浄な基板面を容易に且つ確実に得ることができ
る。[0052] If according to the fourth ohmic electrode forming method according to the present invention, since the peripheral portion of the metal film on the base plate is covered with an insulating film, said by scattering metal scattered on the upper surface of the substrate during an ohmic electrode formation Contamination of the upper surface of the substrate can be prevented. This makes it possible to easily and reliably obtain a clean substrate surface after the formation of the ohmic electrode.
【図１】本発明の第１の実施形態に係るオーミック電極
形成方法を示す工程順断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view in a process order showing an ohmic electrode forming method according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施形態に係るオーミック電極
形成方法を示す工程順断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an ohmic electrode according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.
【図３】本発明の第３の実施形態に係るオーミック電極
形成方法を示す工程順断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an ohmic electrode according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.
【図４】本発明の第３の実施形態の一変形例に係るオー
ミック電極形成方法を示す工程順断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view in a process order showing an ohmic electrode forming method according to a modification of the third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施形態に係るオーミック電極
形成方法を示す工程順断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an ohmic electrode according to a fourth embodiment of the present invention in the order of steps.
【図６】従来の半導体装置のオーミック電極形成方法を
示す工程順断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view in a process order showing a method for forming an ohmic electrode of a conventional semiconductor device.
１１ 基板 １２ 第１の金属膜 １２Ａ オーミック電極 １３ 第２の金属膜 １３Ｂ ショットキィ電極 １４ レーザ光 ２１ 基板 ２２ 第１の金属膜（第１の金属膜） ２３ 第２の金属膜（第１の金属膜） ２４ 第１のメッキ金属膜（第２の金属膜） ２５ 第２のメッキ金属膜（第２の金属膜） ２６ レーザ光 ２７ オーミック電極 ２８ ショットキィ電極 ３１ 基板 ３２ 第１の金属膜 ３２Ａ 第１のオーミック電極 ３３ 第２の金属膜 ３３Ａ 第２のオーミック電極 ３４ レーザ光 ４１ 基板 ４２ 絶縁膜 ４２ａ 開口部 ４３ 第１の金属膜 ４３Ａ 第１のオーミック電極 ４４ 第２の金属膜 ４４Ａ 第２のオーミック電極 ４５ レーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 1st metal film 12A Ohmic electrode 13 2nd metal film 13B Schottky electrode 14 Laser beam 21 Substrate 22 1st metal film (1st metal film) 23 2nd metal film (1st metal) 24) First plating metal film (second metal film) 25 Second plating metal film (second metal film) 26 Laser light 27 Ohmic electrode 28 Schottky electrode 31 Substrate 32 First metal film 32A 1 ohmic electrode 33 second metal film 33A second ohmic electrode 34 laser beam 41 substrate 42 insulating film 42a opening 43 first metal film 43A first ohmic electrode 44 second metal film 44A second ohmic Electrode 45 Laser light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/28 301 H01L 29/43 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/28 301 H01L 29/43
Claims (4)
属膜を堆積する工程と、 メッキ法を用いて前記第１の金属膜上に第２の金属膜を
堆積する工程と、 前記第２の金属膜にレーザ光を照射して前記第１の金属
膜及び第２の金属膜を加熱することにより、前記第１の
金属膜と前記基板とをオーミック接触させて前記第１の
金属膜及び第２の金属膜よりなるオーミック電極を形成
する工程とを備えていることを特徴とするオーミック電
極形成方法。1. A depositing a first metal film on a substrate made of silicon carbide, and depositing a second metal film on the first metal film by plating, the second The first metal film and the substrate are brought into ohmic contact by irradiating the first metal film and the second metal film with laser light by irradiating the first metal film with the first metal film and the first metal film. Forming an ohmic electrode made of a second metal film.
膜を堆積する工程と、 前記基板に、炭化シリコンのエネルギーバンドのバンド
ギャップに一致するエネルギーと対応する波長よりも充
分に大きな波長を有するレーザ光を前記基板の表面側か
ら照射して前記金属膜を加熱することにより、前記金属
膜と前記基板とをオーミック接触させて前記金属膜より
なるオーミック電極を形成する工程とを備えていること
を特徴とするオーミック電極形成方法。2. A step of depositing a metal film on a surface of a substrate made of silicon carbide, and a laser having a wavelength sufficiently larger than a wavelength corresponding to energy corresponding to a band gap of an energy band of silicon carbide on the substrate. Irradiating light from the surface side of the substrate to heat the metal film, thereby making the metal film and the substrate in ohmic contact to form an ohmic electrode made of the metal film. A method for forming an ohmic electrode.
膜を堆積する工程と、 前記基板に、炭化シリコンのエネルギーバンドのバンド
ギャップに一致するエネルギーを有する第１の波長より
も充分に大きな第２の波長を有するレーザ光を前記基板
の裏面側から照射して前記金属膜を加熱することによ
り、前記金属膜と前記基板とをオーミック接触させて前
記金属膜よりなるオーミック電極を形成する工程とを備
えていることを特徴とするオーミック電極形成方法。3. A step of depositing a metal film on a surface of a substrate made of silicon carbide; and forming a second film on the substrate having a second wavelength sufficiently larger than a first wavelength having an energy corresponding to a band gap of an energy band of silicon carbide. Heating the metal film by irradiating a laser beam having a wavelength of from the back side of the substrate to form an ohmic electrode made of the metal film by ohmic contact between the metal film and the substrate. A method for forming an ohmic electrode, comprising:
を露出させる開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、 前記基板上における前記開口部に金属膜を堆積する工程
と、 前記基板の上面側からレーザ光を照射して前記金属膜を
加熱することにより、前記金属膜と前記基板とをオーミ
ック接触させて前記金属膜よりなるオーミック電極を形
成する工程と、 前記絶縁膜を除去する工程と を備えていることを特徴と
するオーミック電極形成方法。4. A step of forming an insulating film having an opening exposing the substrate on a substrate made of silicon carbide, a step of depositing a metal film in the opening on the substrate, and an upper surface of the substrate Irradiating a laser beam from the side to heat the metal film, thereby forming an ohmic electrode made of the metal film by making the metal film and the substrate in ohmic contact , and removing the insulating film. A method for forming an ohmic electrode, comprising:
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