JP3953696B2

JP3953696B2 - Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number: JP3953696B2
Application number: JP36653399A
Authority: JP
Inventors: 昌良北村
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001185507A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にシリコンカーバイド基板に安定で高性能なショットキー電極あるいはオーミック電極を備えた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンカーバイドは、高温動作デバイス、大電力デバイス、あるいは耐放射線デバイスなど、厳しい環境下で動作させようとする半導体装置の材料として期待されている。
【０００３】
このようなシリコンカーバイド基板上に安定なショットキー電極を形成する場合は、ｎ型結晶に対しては金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）などを、ｐ型結晶に対しては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などをシリコンカーバイド基板上に直接被着した後、熱処理を行っていた。
【０００４】
またオーミック電極を形成する場合、ｎ型結晶に対しては、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）などを、ｐ型結晶に対しては、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムシリサイド（ＡｌＳｉ）などをシリコンカーバイド基板上に直接被着した後、熱処理を行っていた。
【０００５】
このようにシリコンカーバイド基板表面に直接金属膜を形成し、その後熱処理を行う方法では、金属とシリコンカーバイド中のシリコンとが反応し、金属シリサイド層が形成される。この金属シリサイド層は、シリコンカーバイド基板中に金属原子が侵入して形成されるが、この金属原子の侵入は、シリコンカーバイド結晶の表面状態の影響を受け、均一にならない。具体的には、表面が炭素で覆われている部分では、金属シリサイド層が形成されない。
【０００６】
そのため、シリコンカーバイド基板に金属が接触する部分と金属シリサイドが接触する部分が混在する構造となり、障壁の高さがばらつくというデバイス設計の不確定要素を含むため、好ましくない。
【０００７】
また、金属シリサイド層には、不純物が添加されていないため、シリコンカーバイド結晶に添加されている不純物を金属シリサイド層が吸収し、シリコンカーバイド基板と金属シリサイド層との界面近傍の不純物濃度が下がり、高抵抗層が形成されてしまったり、障壁の高さが変化してしまうという問題点があった。
【０００８】
一方、シリコンカーバイド基板表面に、不純物を添加しないシリコン膜と金属膜を積層形成した後、比較的低温（９００℃）で熱処理し、均一な金属シリサイド層を形成する方法が提案されている。この方法では、シリコンカーバイド基板と均一な金属シリサイド層が接触するため、障壁の高さがばらつくという問題点は解消される。しかしながら、金属シリサイド層に不純物が添加されていないため、シリコンカーバイド基板に添加されている不純物が、金属シリサイド層中に拡散してしまう。その結果、シリコンカーバイド基板と金属シリサイド層との界面近傍の不純物濃度が下がり、高抵抗層が形成されてしまったり、障壁の高さが変化してしまうという問題点を解消するものではなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来のオーミック電極あるいはショットキー電極の製造方法では、均一に金属シリサイドが形成されなかったり、不純物が金属シリサイド層中に拡散してしまい、特性劣化の原因となるという問題点があった。本発明は上記問題点を解消し、特性劣化のない電極の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、シリコンカーバイド基板表面に、不純物を添加したシリコン膜を形成する工程と、該シリコン膜上に金属膜を形成する工程と、加熱処理を行い、前記不純物が添加された金属シリサイド層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記シリコンカーバイド基板表面に、前記シリコンカーバイド基板と同一あるいは逆導電型の不純物添加領域を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２いずれか記載の半導体装置の製造方法において、前記金属膜上に高融点金属、高融点金属の窒化物、高融点金属の炭化物のいずれかを含む膜を形成した後、加熱処理を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について、ｎ型シリコンカーバイド基板上にショットキー電極を形成する場合を例にとり、製造工程に従い説明する。ｎ型のシリコンカーバイド基板１上に、二酸化シリコン等の絶縁膜２を全面に形成する。絶縁膜２上にホトレジスト３を形成し、電極形成領域が開口するようにパターニングし、ホトレジスト３をマスクとして使用し、絶縁膜２をエッチングし、シリコンカーバイド基板１を露出させる（図１）。
【００１６】
ホトレジスト３を除去した後、不純物としてリンあるいはアルミニウム（シリコンカーバイド結晶に添加された際、ｎ型あるいはｐ型の導電性を示す不純物）を１０¹⁸ａｔｏｍ／ｃｍ³以上（上限は固溶度）添加したシリコン膜４と、シリコン膜４上にニッケル膜５を全面に形成し、電極形成領域以外のシリコン膜４及びニッケル膜５を除去するため、ホトレジスト６をパターニングする（図２）。この際、シリコン膜４中に添加される不純物濃度は、シリコンカーバイド基板１の不純物濃度と同等かそれより大きく設定しておく。また、シリコン膜４とニッケル膜５の厚さは、後工程でニッケルシリサイド（Ｎｉ₂Ｓｉ）を形成するため、その厚さの比率をシリコン膜厚：ニッケル膜厚＝１：２となるように設定する。なお、不純物を添加したシリコン膜の形成は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等で不純物が添加された状態で被覆する方法であっても、不純物を添加しないシリコン膜を形成した後、イオン注入法により不純物を添加する方法であっても良い。イオン注入法で不純物を添加する方法は、不純物濃度のピークを、シリコンカーバイド基板との界面近傍に設定することができ、効果が大きい。
【００１７】
ホトレジスト６をマスクとして使用し、ニッケル膜５及びシリコン膜４の一部をエッチング除去し、電極形成領域上にニッケル膜５及びシリコン膜４を残す（図３）。
【００１８】
ホトレジスト６を除去した後、水素、あるいはアルゴン雰囲気中で８００℃以上の加熱処理を行い、ニッケルシリサイド膜７を形成する（図４）。
【００１９】
このように形成されたニッケルシリサイド膜７は、シリコンカーバイド基板１表面からシリコンが金属中に拡散することがないので、シリコンカーバイド基板表面の組成を変化させることがない。
【００２０】
ニッケルシリサイド膜中の不純物濃度は、シリコンカーバイド基板１中の不純物濃度と同程度かそれより大きく設定されているので、シリコンカーバイド基板から不純物が、ニッケルシリサイド膜中に吸い込まれるのを防止し、シリコンカーバイド基板とニッケルシリサイド膜との界面に高抵抗層が形成されることもない。
【００２１】
一方、ニッケルシリサイド膜に含まれる不純物も、シリコンカーバイド単結晶基板中に拡散するため、ショットキー接続する電極を形成する場合は、所望のバリアハイトの電極を得るため、シリコン膜中に添加される不純物の導電型、添加量等を適宜設定する必要がある。
【００２２】
具体的には、ｎ型シリコンカーバイド単結晶基板である場合、バリアハイトを下げたい場合は、リンを添加し、逆にバリアハイトを上げたい場合には、アルミニウムを添加する。不純物濃度は、オーミック接触するほど高濃度とはしないように設定され、シリコンカーバイド単結晶基板の不純物濃度に応じて、設定される。
【００２３】
ニッケルシリサイド膜が形成された後、未反応のシリコン膜、ニッケル膜のいずれか、あるいは両方が残る構造であっても良いことは言うまでもない。
【００２４】
更にニッケル膜上にタングステン膜、タンタル膜等の高融点金属膜、窒化タングステン膜、窒化タンタル膜等の高融点金属の窒化物膜、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜等の高融点金属の炭化物膜のいずれかを形成した後、加熱処理してニッケルシリサイド膜を形成しても良い。この場合、ニッケルシリサイドが比較的低温（１３００℃）で軟化するため、軟化点以上の温度で熱処理する場合、上記膜がキャップ層を形成し、安定なニッケルシリサイドを形成することができる。同時に、ニッケルシリサイド膜中の不純物の蒸発を防止できる。
【００２５】
また、金属膜としてニッケル膜に限定されることもなく、シリコンと反応し、金属シリサイドを形成する金属であればよい。例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）であっても良い。
【００２６】
なお、金属シリサイドは、シリコン膜上に金属膜を形成した後、熱処理を行い形成する他、不純物を含む金属シリサイドを直接被着させる構成であっても、シリコンカーバイド単結晶基板表面の組成を変化させたり、表面の不純物濃度が減少することもなく、加熱処理して形成した膜と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
次に、ｎ型シリコンカーバイド基板上にオーミック電極を形成する場合を例にとり、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態同様、ｎ型のシリコンカーバイド基板１上に、二酸化シリコン等の絶縁膜２を全面に形成する。絶縁膜２上にホトレジスト３を形成し、電極形成領域が開口するようにパターニングし、ホトレジスト３をマスクとして使用し、絶縁膜２をエッチングし、シリコンカーバイド基板１を露出させる。その後、露出したシリコンカーバイド単結晶基板１中に、ｎ型不純物をイオン注入し、高濃度の不純物領域８を形成する（図５）。
【００２８】
ホトレジスト３を除去した後、不純物としてシリコンカーバイド基板と同一の導電型となるリンを１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ³以上（上限は固溶度）添加したシリコン膜４とニッケル膜５を全面に形成し、電極形成領域以外のシリコン膜４及びニッケル膜５を除去する。シリコン膜４とニッケル膜５の厚さは、後工程でニッケルシリサイド（Ｎｉ₂Ｓｉ）を形成するため、その厚さの比率をシリコン膜厚：ニッケル膜厚＝１：２となるように設定する。なお、先に形成した不純物領域８は、シリコン膜とニッケル膜を形成した後、シリコンカーバイド基板１中にイオン注入し、形成しても良い。
【００２９】
水素雰囲気中で８００℃以上の加熱処理を行い、ニッケルシリサイド膜７を形成する（図６）。同時に、この加熱処理によって、不純物領域８にイオン注入された不純物を活性化することができる。なお、活性化のための加熱処理を行った後、シリコン膜とニッケル膜を形成し、ニッケルシリサイド膜を形成するための加熱処理を行っても良い。
【００３０】
このように形成されたニッケルシリサイド膜７は、シリコンカーバイド基板１表面からシリコンが金属中に拡散することがないので、シリコンカーバイド基板表面の組成を変化させることがない。
【００３１】
また、ニッケルシリサイド膜中の不純物濃度は、シリコンカーバイド基板中の不純物濃度と同程度かそれより大きく設定されているので、シリコンカーバイド単結晶基板から不純物が、ニッケルシリサイド膜中に吸い込まれるのを防止する。
【００３２】
なお、シリコンカーバイド基板上にオーミック接続する電極を形成する場合は、シリコン膜中に添加される不純物は、シリコンカーバイド基板と同一の導電型を示す不純物であれば、種々変更可能である。例えば、ｎ型シリコンカーバイド単結晶基板である場合、リン、砒素、窒素を添加し、ｐ型シリコンカーバイド単結晶基板である場合には、アルミニウム、ホウ素、ガリウムを添加することができる。
【００３３】
ニッケルシリサイド膜が形成された後、未反応のシリコン膜、ニッケル膜のいずれか、あるいは両方が残る構造であっても良いことは言うまでもない。
【００３４】
更にニッケル膜上にタングステン膜、タンタル膜等の高融点金属膜、窒化タングステン膜、窒化タンタル膜等の高融点金属の窒化物膜、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜等の高融点金属の炭化物膜のいずれかを形成した後、加熱処理してニッケルシリサイド膜を形成しても良い。この場合、ニッケルシリサイドが比較的低温（１３００℃）で軟化するため、軟化点以上の温度で熱処理する場合、上記膜がキャップ層を形成し、安定なニッケルシリサイドを形成することができる。同時に、ニッケルシリサイド膜中の不純物の蒸発を防止できる。
【００３５】
また、金属膜としてニッケル膜に限定されることもなく、シリコンと反応し、金属シリサイドを形成する膜であればよい。例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）であっても良い。
【００３６】
なお、金属シリサイドは、シリコン膜上に金属膜を形成した後、熱処理を行い形成する他、金属シリサイドを直接被着させる構成であっても、シリコンカーバイド単結晶基板表面の組成を変化させたり、表面の不純物濃度が減少することもない。
【００３７】
上記実施の形態では、シリコン膜を形成する前に、シリコンカーバイド単結晶基板中に、ｎ型不純物をイオン注入し、高濃度のｎ型不純物領域８を形成する場合について説明したが、不純物を添加したシリコン膜と金属膜とを熱処理し、金属シリサイド膜を形成する加熱処理の際、シリコン膜に添加された不純物が、シリコンカーバイド単結晶中に拡散し、ｎ型拡散領域を形成する構成であっても良い。
【００３８】
以上、ｎ型シリコンカーバイド単結晶基板に、ショットキー電極及びオーミック電極を形成する場合について説明を行ったが、ｐ型シリコンカーバイド単結晶基板についても、同様にショットキー電極及びオーミック電極を形成することができる。ｐ型シリコンカーバイド単結晶基板の場合も、ショットキー電極を形成する場合は、ｐ型あるいはｎ型の不純物が添加された金属シリサイドを形成し、オーミック電極を形成する場合は、ｐ型の不純物が添加された金属シリサイドを、少なくとも表面がｐ型の導電型のシリコンカーバイド単結晶基板上に形成するように構成すればよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリコンカーバイド基板表面からシリコンが電極金属中に拡散することがないので、シリコンカーバイド基板表面の組成を変化させることがない。
【００４０】
また、金属シリサイド膜中の不純物濃度は、シリコンカーバイド基板中の不純物濃度と同程度かそれより大きく設定されているので、シリコンカーバイド基板から不純物が、金属シリサイド膜中に吸い込まれるのを防止する。
【００４１】
不純物を添加した金属シリサイド膜を形成する本発明の製造方法は、非常に簡便で、歩留まり良く半導体装置を形成することができる。
【００４２】
特にオーミック電極を形成する際、金属シリサイド膜を形成する加熱処理において、同時にシリコン膜に含まれる不純物をシリコンカーバイド基板中に拡散させ、高濃度の拡散領域を形成することができ、高濃度の拡散領域を形成するための工程を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を説明する図である。
【符号の説明】
１シリコンカーバイド基板
２絶縁膜
３ホトレジスト
４シリコン膜
５ニッケル膜
６ホトレジスト
７ニッケルシリサイド膜
８不純物領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor equipment, the method of manufacturing a semiconductor equipment which particularly comprises a stable, high-performance Schottky electrode or ohmic electrode on the silicon carbide substrate.
[0002]
[Prior art]
Silicon carbide is expected as a material for a semiconductor device that is intended to operate in a harsh environment such as a high-temperature operation device, a high-power device, or a radiation-resistant device.
[0003]
When forming a stable Schottky electrode on such a silicon carbide substrate, gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), etc. are used for n-type crystals, and p-type crystals are used. Then, gold (Au), platinum (Pt) or the like was directly deposited on the silicon carbide substrate, followed by heat treatment.
[0004]
When forming an ohmic electrode, for n-type crystals, nickel (Ni), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), etc. are used for p-type crystals. Then, aluminum (Al), aluminum silicide (AlSi), or the like was directly deposited on the silicon carbide substrate, followed by heat treatment.
[0005]
Thus, in the method in which a metal film is directly formed on the surface of the silicon carbide substrate and then heat treatment is performed, the metal and silicon in the silicon carbide react to form a metal silicide layer. The metal silicide layer is formed by intrusion of metal atoms into the silicon carbide substrate, but the intrusion of metal atoms is influenced by the surface state of the silicon carbide crystal and is not uniform. Specifically, the metal silicide layer is not formed in the portion where the surface is covered with carbon.
[0006]
For this reason, a structure in which a metal contact portion and a metal silicide contact portion are mixed is included in the silicon carbide substrate, and an uncertain element of the device design that the height of the barrier varies is not preferable.
[0007]
In addition, since no impurity is added to the metal silicide layer, the metal silicide layer absorbs the impurity added to the silicon carbide crystal, and the impurity concentration in the vicinity of the interface between the silicon carbide substrate and the metal silicide layer decreases, There is a problem that a high resistance layer is formed or the height of the barrier changes.
[0008]
On the other hand, a method has been proposed in which a silicon film and a metal film to which no impurities are added are stacked on the surface of a silicon carbide substrate and then heat-treated at a relatively low temperature (900 ° C.) to form a uniform metal silicide layer. In this method, since the silicon carbide substrate and the uniform metal silicide layer are in contact with each other, the problem that the height of the barrier varies is eliminated. However, since no impurity is added to the metal silicide layer, the impurity added to the silicon carbide substrate diffuses into the metal silicide layer. As a result, the impurity concentration in the vicinity of the interface between the silicon carbide substrate and the metal silicide layer is lowered, and the high resistance layer is formed or the barrier height is not changed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional method for manufacturing an ohmic electrode or a Schottky electrode has a problem that metal silicide is not formed uniformly or impurities diffuse into the metal silicide layer, causing deterioration of characteristics. It was. The present invention is to solve the above problems, and an object thereof is to provide a manufacturing method with no characteristic degradation electrodes.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a step of forming a silicon film doped with impurities on the surface of a silicon carbide substrate , a step of forming a metal film on the silicon film, and a heating And a step of forming a metal silicide layer to which the impurity is added .
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the method includes a step of forming an impurity added region of the same or opposite conductivity type as the silicon carbide substrate on the surface of the silicon carbide substrate. It is what.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, the metal film includes any one of a refractory metal, a refractory metal nitride, and a refractory metal carbide. After the film is formed, heat treatment is performed .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described according to a manufacturing process, taking a case where a Schottky electrode is formed on an n-type silicon carbide substrate as an example. An insulating film 2 such as silicon dioxide is formed on the entire surface of the n-type silicon carbide substrate 1. A photoresist 3 is formed on the insulating film 2 and patterned so as to open the electrode formation region. Using the photoresist 3 as a mask, the insulating film 2 is etched to expose the silicon carbide substrate 1 (FIG. 1).
[0016]
After removing the photoresist 3, phosphorus or aluminum (impurity exhibiting n-type or p-type conductivity when added to silicon carbide crystal) as an impurity is added at 10 ¹⁸ atoms / cm ³ or more (the upper limit is solid solubility). A silicon film 4 and a nickel film 5 are formed on the entire surface of the silicon film 4, and a photoresist 6 is patterned to remove the silicon film 4 and the nickel film 5 other than the electrode formation region (FIG. 2). At this time, the impurity concentration added to the silicon film 4 is set to be equal to or higher than the impurity concentration of the silicon carbide substrate 1. Further, the thickness of the silicon film 4 and the nickel film 5 is such that nickel silicide (Ni ₂ Si) is formed in a later process, so that the ratio of the thicknesses becomes silicon film thickness: nickel film thickness = 1: 2. Set. Note that the silicon film to which the impurity is added is formed by ion implantation after the silicon film to which the impurity is not added is formed even if the silicon film without the impurity is coated by a deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like. A method of adding impurities by a method may be used. The method of adding impurities by the ion implantation method has a great effect because the peak of the impurity concentration can be set near the interface with the silicon carbide substrate.
[0017]
Using the photoresist 6 as a mask, a part of the nickel film 5 and the silicon film 4 is removed by etching to leave the nickel film 5 and the silicon film 4 on the electrode formation region (FIG. 3).
[0018]
After removing the photoresist 6, heat treatment at 800 ° C. or higher is performed in a hydrogen or argon atmosphere to form a nickel silicide film 7 (FIG. 4).
[0019]
The nickel silicide film 7 thus formed does not change the composition of the surface of the silicon carbide substrate because silicon does not diffuse into the metal from the surface of the silicon carbide substrate 1.
[0020]
Since the impurity concentration in the nickel silicide film is set to be approximately the same as or higher than the impurity concentration in the silicon carbide substrate 1, it is possible to prevent impurities from being sucked into the nickel silicide film from the silicon carbide substrate. A high resistance layer is not formed at the interface between the carbide substrate and the nickel silicide film.
[0021]
On the other hand, since impurities contained in the nickel silicide film also diffuse into the silicon carbide single crystal substrate, when forming an electrode for Schottky connection, an impurity added to the silicon film to obtain an electrode having a desired barrier height. It is necessary to appropriately set the conductivity type, the addition amount, and the like.
[0022]
Specifically, in the case of an n-type silicon carbide single crystal substrate, phosphorus is added to lower the barrier height, and aluminum is added to increase the barrier height. The impurity concentration is set so as not to be so high as to make ohmic contact, and is set according to the impurity concentration of the silicon carbide single crystal substrate.
[0023]
Needless to say, it may be a structure in which either the unreacted silicon film, the nickel film, or both remain after the nickel silicide film is formed.
[0024]
Further, a refractory metal film such as a tungsten film or a tantalum film, a refractory metal nitride film such as a tungsten nitride film or a tantalum nitride film, or a refractory metal carbide film such as a tungsten carbide film or a tantalum carbide film on the nickel film. After forming either one, heat treatment may be performed to form a nickel silicide film. In this case, since nickel silicide is softened at a relatively low temperature (1300 ° C.), when heat treatment is performed at a temperature higher than the softening point, the film forms a cap layer, and stable nickel silicide can be formed. At the same time, the evaporation of impurities in the nickel silicide film can be prevented.
[0025]
Further, the metal film is not limited to a nickel film, and any metal that reacts with silicon and forms metal silicide may be used. For example, tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), or platinum (Pt) may be used.
[0026]
The metal silicide is formed by forming a metal film on the silicon film and then performing a heat treatment, or changing the composition of the silicon carbide single crystal substrate surface even when the metal silicide containing impurities is directly deposited. The effect similar to that of a film formed by heat treatment can be obtained without reducing the impurity concentration on the surface.
[0027]
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to an example in which an ohmic electrode is formed on an n-type silicon carbide substrate. As in the first embodiment, an insulating film 2 such as silicon dioxide is formed on the entire surface of an n-type silicon carbide substrate 1. A photoresist 3 is formed on the insulating film 2 and patterned so as to open the electrode formation region. Using the photoresist 3 as a mask, the insulating film 2 is etched to expose the silicon carbide substrate 1. Thereafter, n-type impurities are ion-implanted into the exposed silicon carbide single crystal substrate 1 to form a high concentration impurity region 8 (FIG. 5).
[0028]
After removing the photoresist 3, a silicon film 4 and a nickel film 5 to which phosphorus having the same conductivity type as that of the silicon carbide substrate is added as an impurity at 10 ²⁰ atoms / cm ³ or more (the upper limit is solid solubility) are formed on the entire surface. The silicon film 4 and the nickel film 5 other than the electrode formation region are removed. The thicknesses of the silicon film 4 and the nickel film 5 are set so that the thickness ratio of silicon film: nickel film thickness = 1: 2 in order to form nickel silicide (Ni ₂ Si) in a later process. . The impurity region 8 formed previously may be formed by ion implantation into the silicon carbide substrate 1 after forming a silicon film and a nickel film.
[0029]
Heat treatment at 800 ° C. or higher is performed in a hydrogen atmosphere to form a nickel silicide film 7 (FIG. 6). At the same time, the impurities implanted into the impurity region 8 can be activated by this heat treatment. Note that after heat treatment for activation, a silicon film and a nickel film may be formed, and heat treatment for forming a nickel silicide film may be performed.
[0030]
The nickel silicide film 7 thus formed does not change the composition of the surface of the silicon carbide substrate because silicon does not diffuse into the metal from the surface of the silicon carbide substrate 1.
[0031]
Also, the impurity concentration in the nickel silicide film is set to be approximately the same as or higher than the impurity concentration in the silicon carbide substrate, so that impurities are not sucked into the nickel silicide film from the silicon carbide single crystal substrate. To do.
[0032]
Note that when an ohmic-connected electrode is formed on a silicon carbide substrate, the impurity added to the silicon film can be variously changed as long as it has the same conductivity type as that of the silicon carbide substrate. For example, phosphorus, arsenic, and nitrogen can be added in the case of an n-type silicon carbide single crystal substrate, and aluminum, boron, and gallium can be added in the case of a p-type silicon carbide single crystal substrate.
[0033]
Needless to say, it may be a structure in which either the unreacted silicon film, the nickel film, or both remain after the nickel silicide film is formed.
[0034]
Further, a refractory metal film such as a tungsten film or a tantalum film, a refractory metal nitride film such as a tungsten nitride film or a tantalum nitride film, or a refractory metal carbide film such as a tungsten carbide film or a tantalum carbide film on the nickel film. After forming either one, heat treatment may be performed to form a nickel silicide film. In this case, since nickel silicide is softened at a relatively low temperature (1300 ° C.), when heat treatment is performed at a temperature higher than the softening point, the film forms a cap layer, and stable nickel silicide can be formed. At the same time, the evaporation of impurities in the nickel silicide film can be prevented.
[0035]
Further, the metal film is not limited to a nickel film, and any film that reacts with silicon to form metal silicide may be used. For example, tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), or platinum (Pt) may be used.
[0036]
Note that the metal silicide is formed by performing a heat treatment after forming a metal film on the silicon film, and even if the metal silicide is directly deposited, the composition of the silicon carbide single crystal substrate surface can be changed, The impurity concentration on the surface is not reduced.
[0037]
In the above embodiment, a case has been described in which n-type impurities are ion-implanted into a silicon carbide single crystal substrate to form a high-concentration n-type impurity region 8 before the silicon film is formed. In the heat treatment for heat-treating the silicon film and the metal film to form a metal silicide film, impurities added to the silicon film diffuse into the silicon carbide single crystal to form an n-type diffusion region. May be.
[0038]
As described above, the case where the Schottky electrode and the ohmic electrode are formed on the n-type silicon carbide single crystal substrate has been described, but the Schottky electrode and the ohmic electrode are similarly formed on the p-type silicon carbide single crystal substrate. Can do. Also in the case of a p-type silicon carbide single crystal substrate, when a Schottky electrode is formed, a metal silicide to which a p-type or n-type impurity is added is formed, and when an ohmic electrode is formed, a p-type impurity is present. What is necessary is just to comprise so that the added metal silicide may be formed on a silicon carbide single crystal substrate of at least a p-type conductivity type.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since silicon does not diffuse into the electrode metal from the surface of the silicon carbide substrate, the composition of the surface of the silicon carbide substrate is not changed.
[0040]
Further, since the impurity concentration in the metal silicide film is set to be approximately the same as or higher than the impurity concentration in the silicon carbide substrate, impurities are prevented from being sucked into the metal silicide film from the silicon carbide substrate.
[0041]
The manufacturing method of the present invention for forming a metal silicide film to which an impurity is added is very simple and can form a semiconductor device with a high yield.
[0042]
In particular, when forming an ohmic electrode, in the heat treatment for forming a metal silicide film, impurities contained in the silicon film can be simultaneously diffused into the silicon carbide substrate to form a high-concentration diffusion region. A step for forming a region is not required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon carbide substrate 2 Insulating film 3 Photoresist 4 Silicon film 5 Nickel film 6 Photoresist 7 Nickel silicide film 8 Impurity region

Claims

シリコンカーバイド基板表面に、不純物を添加したシリコン膜を形成する工程と、該シリコン膜上に金属膜を形成する工程と、加熱処理を行い、前記不純物が添加された金属シリサイド層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a silicon film doped with an impurity on the surface of the silicon carbide substrate ; forming a metal film on the silicon film; forming a metal silicide layer doped with the impurity by performing a heat treatment; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記シリコンカーバイド基板表面に、前記シリコンカーバイド基板と同一あるいは逆導電型の不純物添加領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , further comprising a step of forming an impurity added region of the same or opposite conductivity type as the silicon carbide substrate on the surface of the silicon carbide substrate.

請求項１又は２いずれか記載の半導体装置の製造方法において、前記金属膜上に高融点金属、高融点金属の窒化物、高融点金属の炭化物のいずれかを含む膜を形成した後、加熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a film containing any one of a refractory metal, a refractory metal nitride, and a refractory metal carbide is formed on the metal film, and then heat treatment is performed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: