JP3184115B2 - オーミック電極形成方法 - Google Patents
オーミック電極形成方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/0445—Manufacture 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
- H01L21/048—Making electrodes
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【０００８】
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
照しながら説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
実施形態を図面を参照しながら説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
実施形態を図面を参照しながら説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を図面を参照しながら説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
照しながら説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
形成方法を示す工程順断面図である。
【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。
形成方法を示す工程順断面図である。
【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。
形成方法を示す工程順断面図である。
【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。
ミック電極形成方法を示す工程順断面図である。
【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。
形成方法を示す工程順断面図である。
【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。
示す工程順断面図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 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、 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。 - 【請求項３】 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、 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。 - 【請求項４】 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、 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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9367497A JP3184115B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | オーミック電極形成方法 |
| CN98101070A CN1131548C (zh) | 1997-04-04 | 1998-04-01 | 半导体装置 |
| US09/000,544 US6110813A (en) | 1997-04-04 | 1998-04-03 | Method for forming an ohmic electrode |
| US09/400,192 US6274889B1 (en) | 1997-04-04 | 1999-09-21 | Method for forming ohmic electrode, and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9367497A JP3184115B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | オーミック電極形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284436A JPH10284436A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3184115B2 true JP3184115B2 (ja) | 2001-07-09 |
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ID=14088960
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9367497A Expired - Fee Related JP3184115B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-11 | オーミック電極形成方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3184115B2 (ja) |
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