JP6272255B2 - 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本技術は、炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。

炭化珪素半導体装置は、炭化珪素（以下、ＳｉＣと称する場合がある）の優れた材料物性によって、半導体装置の動作時の抵抗値を珪素（以下、Ｓｉと称する場合がある）半導体装置の動作時の抵抗値よりも低くすることができるため、注目を集めている。現在、炭化珪素半導体装置の分野では、炭化珪素を用いた高耐圧用途の半導体装置の開発が行われている。

高耐圧向けの半導体装置の構成として、たとえば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわちＩＧＢＴ）がある。ｎ型チャネルＩＧＢＴの基本構造は、半導体基板の第１主面に、電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわちＭＯＳＦＥＴ）構造を有し、また、第１主面の反対側の面である第２主面にｐ型のコレクタを有するものである。

炭化珪素半導体基板を用いてｎ型チャネルＩＧＢＴを作製すると、エピタキシャル成長により作製したｎ型炭化珪素エピタキシャル層の第１主面上にＭＯＳＦＥＴ構造が形成され、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の第２主面にｐ型炭化珪素層が形成され、ｐ型炭化珪素層におけるｎ型炭化珪素エピタキシャル層と接触する面の反対側の面にはオーミック電極が形成される。低抵抗なｎ型チャネルＩＧＢＴを作製するためには、ｐ型炭化珪素層に対し低抵抗なオーミック電極が形成される必要がある。

ｐ型の炭化珪素半導体基板に対し低抵抗なオーミック電極の形成方法は、たとえば、非特許文献１において開示されている。また、レーザーアニールを用いたオーミック電極の形成方法は、たとえば、特許文献１において開示されている。

非特許文献１の開示によると、ｐ型の炭化珪素半導体基板上に、アルミニウム（以下、Ａｌと称する場合がある）とチタニウム（以下、Ｔｉと称する場合がある）との合金層を成膜した後、ランプアニールを行うことで低抵抗なオーミック電極が得られている。

特許文献１の開示によると、ｐ型の炭化珪素半導体基板上に、チタニウム、アルミニウムの順に金属膜を成膜した後、成膜された当該金属膜にレーザー光を照射して金属膜を加熱する。これにより、金属膜と炭化珪素半導体基板との界面でこれらの合金層が形成される。当該合金層は、炭化珪素半導体基板に比べてオーミック性に優れているため、当該合金層はオーミック電極となることが示されている。

特開２０１４−０６３９４８号公報

Ｊ．Ｃｒｏｆｔｏｎ，Ｓ．Ｅ．Ｍｏｈｎｅｙ，Ｊ．Ｒ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｔ．Ｉｓａａｃｓ−Ｓｍｉｔｈ、「Ｆｉｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ Ａｌ−Ｔｉ ａｌｌｏｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｕｓｅ ａｓ ａｎ ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｏ ｐ−ｔｙｐｅ ＳｉＣ」、１８ Ｍａｙ ２００１、Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌｓ． ４６ （２００２） ｐｐ １０９−１１３

ｐ型の炭化珪素半導体層に対し低抵抗なオーミック電極を形成するためには、非特許文献１の開示からもわかるように、アルミニウムとチタニウムとからなる金属層を用いることが有効である。そこで、ｐ型の炭化珪素半導体層上に、チタニウム、アルミニウムの順に積層膜を形成した後レーザーアニールを行い、オーミック電極の形成を試みた。しかし、結果としては、低抵抗なオーミック電極を安定的に得ることはできなかった。

本技術は、上記のような問題を解決するためのものであり、ｐ型の炭化珪素半導体層に対し、安定的に低抵抗なオーミック電極を備える炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。

本技術の一態様に関する炭化珪素半導体装置は、ｐ型の炭化珪素半導体層と、前記炭化珪素半導体層の表面上にオーミック接触して形成されるオーミック電極とを備え、前記オーミック電極は、前記炭化珪素半導体層と接触して形成され、かつ、アルミニウムと珪素とを含みチタニウムを含まない珪素合金層と、前記珪素合金層と接触して形成され、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを備える。

本技術の一態様に関する炭化珪素半導体装置の製造方法は、ｐ型の炭化珪素半導体層を形成し、前記炭化珪素半導体層の表面上にアルミニウム層を形成し、前記アルミニウム層の表面上にチタニウム層を形成し、アニール処理によって、前記炭化珪素半導体層と接触し、かつ、アルミニウムと珪素とを含みチタニウムを含まない珪素合金層と、前記珪素合金層と接触し、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを形成する。

本技術の一態様に関する炭化珪素半導体装置は、ｐ型の炭化珪素半導体層と、前記炭化珪素半導体層の表面上にオーミック接触して形成されるオーミック電極とを備え、前記オーミック電極は、前記炭化珪素半導体層と接触して形成され、かつ、アルミニウムと珪素とを含みチタニウムを含まない珪素合金層と、前記珪素合金層と接触して形成され、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを備える。

このような構成によれば、オーミック電極が、アルミニウムと珪素とを含む珪素合金層と、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを備えているため、オーミック電極を低抵抗化できる。

本技術の一態様に関する炭化珪素半導体装置の製造方法は、ｐ型の炭化珪素半導体層を形成し、前記炭化珪素半導体層の表面上にアルミニウム層を形成し、前記アルミニウム層の表面上にチタニウム層を形成し、アニール処理によって、前記炭化珪素半導体層と接触し、かつ、アルミニウムと珪素とを含みチタニウムを含まない珪素合金層と、前記珪素合金層と接触し、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを形成する。

このような構成によれば、アニール処理によって、珪素合金層とチタニウム合金層とを形成する場合に、ｐ型の炭化珪素半導体層と接触する側とは反対側に位置する層が融点の高いチタニウムを含む層であるため、温度上昇に伴うアブレーションを抑制でき、形成されるオーミック電極の組成が大幅に変動することがない。よって、ｐ型の炭化珪素半導体層に対し、安定的に低抵抗なオーミック電極を形成することができる。

本技術の目的、特徴、局面および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施形態に関する炭化珪素半導体装置を上方から見た場合の模式図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置を上方から見た場合の模式図である。 図１および図２のＡ−Ａ’断面構造とＢ−Ｂ’断面構造とを示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、炭化珪素基体を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、ＪＴＥ領域を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、ベース領域を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、ソース領域を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、フィールド酸化膜およびゲート絶縁膜を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、ゲート電極を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、層間絶縁膜を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、層間絶縁膜に開口を形成する工程およびソース電極を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、配線電極および配線電極上の絶縁膜を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、炭化珪素半導体基板を除去し、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層を露出させる工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、アルミニウム電極層およびチタニウム電極層を堆積させる工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、レーザー光を照射することでオーミック電極を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、裏面電極を形成する工程を示す図である。 Ａｌ／Ｔｉ金属膜を用いて作製したオーミック電極の、断面ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ像（断面ＴＥＭ像）を示す図である。 図１７中の各位置で取得されるｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）から算出した原子濃度を示す図である。 レーザーアニールによって形成されたオーミック電極の、図１７に示される領域とは異なる領域における断面ＴＥＭ像を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、炭化珪素基体を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、炭化珪素基体を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、メサ構造を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、終端領域を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、酸化膜を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、オーミック電極を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、裏面オーミック電極を形成する工程を示す図である。 実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。特に、配線電極、絶縁膜および裏面電極を形成する工程を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面は模式的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称および機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。

また、以下の説明では、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置および方向を意味する用語が用いられる場合があるが、これらの用語は、実施形態の内容を理解することを容易にするため便宜上用いられているものであり、実際に実施される際の方向とは関係しない。

＜第１実施形態＞
＜構成＞
以下、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の構成および当該炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。

ｐ型の炭化珪素半導体層上に、チタニウム、アルミニウムの順に積層膜を形成した後レーザーアニールを行い、オーミック電極の形成を試みたところ、低抵抗なオーミック電極を安定的に得ることはできなかった。

この原因を探るべく、形成されたオーミック電極の組成を分析したところ、オーミック電極内のアルミニウムの組成比が安定しておらず、このことが低抵抗なオーミック電極を再現性よく得られていない原因であることが分かった。

上記の現象が起きた要因としては、レーザー光が照射された領域においては局所的に高いエネルギーが投入されるため、ナノ秒オーダーの短時間で数千℃程度以上まで温度が上昇していることが考えられる。レーザー光が照射される金属層の最表面に存在するアルミニウムの沸点は２５１９度であるため、レーザー光によりアルミニウムにアブレーションが起き、オーミック電極内のアルミニウム組成比が変化したものと考えられる。

図１および図２は、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置を上方から見た場合の模式図である。また、図３は、図１および図２のＡ−Ａ’断面構造とＢ−Ｂ’断面構造とを示す図である。

図１、図２および図３に示される炭化珪素半導体装置の構造は、以下の各実施形態で共通しているが、イオン注入領域、フィールド酸化膜の構造または層間絶縁膜の構造などはこれらの図に示されたものに限られるものではなく、異なる構造であってもよい。また、以下の各実施形態では、プレーナ型のゲート構造で説明されるが、これに限られるものではなく、トレンチ型のゲート構造であってもよい。

図１および図２に示される炭化珪素半導体装置の上部の構造では、中央部に配線電極３００ａが形成されている。この配線電極３００ａの下部には、ＭＯＳＦＥＴの単位構造であるユニットセルが複数配置されており、配線電極３００ａは、各ユニットセルのソース電極（ここでは図示せず）に電気的に接続されている。

そして、図２に示されるように、配線電極３００ａの外周には層間絶縁膜８０が形成されており、さらに層間絶縁膜８０の外周には、配線電極３００ｂが形成されている。この配線電極３００ｂは、各ユニットセルのゲート電極（ここでは図示せず）に接続され、ゲート電圧は、この配線電極３００ｂを介して供給される。配線電極３００ｂの外周には、ダイシングライン１０００と一定の距離を隔てて、層間絶縁膜８０が形成されている。

図２に示される構造の上部には、図１に示されるように、配線電極３００ａと配線電極３００ｂの一部とを除いて、耐圧を向上させるための絶縁膜４００が形成されている。絶縁膜４００は、たとえば、ポリイミドからなる膜である。

次に、図３に示される、図１および図２のＡ−Ａ’断面構造とＢ−Ｂ’断面構造とにおける、炭化珪素基体などについて説明する。

図３において、主面としての表面１１ａは、（０００１）面から４°または８°のオフ角を有しており、４Ｈのポリタイプを有するｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面である。そして、表面１１ａの上に、（０００１）面から４°または８°のオフ角を有しており、４Ｈのポリタイプを有するｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２が形成されている。なお、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１とｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２とを合わせて炭化珪素エピタキシャル基体１３と呼ぶ場合がある。

ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の厚みおよびｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の濃度は、半導体装置に必要とされる耐圧に依存するが、たとえば、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の厚みは１０μｍ程度以上２００μｍ程度以下の範囲であり、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の濃度は１×１０^１４ｃｍ^−３程度以上１×１０^１７ｃｍ^−３程度以下の範囲である。必要とされる耐圧が変更された場合、上記の範囲から外れてもよい。

ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の厚みは、たとえば、１０μｍ程度以上１００μｍ程度以下の範囲であり、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の濃度は、たとえば、５×１０^１７ｃｍ^−３程度以上１×１０^２１ｃｍ^−３程度以下の範囲である。

ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層とｐ型の炭化珪素エピタキシャル層とからなる炭化珪素エピタキシャル基体１３の厚みは、半導体装置に必要とされる耐圧に依存するが、たとえば、２００μｍ程度以下であり、炭化珪素エピタキシャル基体１３は薄板化されている。

次に、図１および図２のＢ−Ｂ’切断面における炭化珪素半導体装置のＭＯＳＦＥＴ構造について、図３を参照しつつ説明する。

ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表層には、ある幅だけ離間して、アルミニウムをｐ型不純物として含有する複数のベース領域３０が形成されている。それぞれのベース領域３０の表層には、ある幅だけ離間して、窒素（以下、Ｎと称する場合がある）をｎ型不純物として含有する複数のソース領域４０が形成されている。ソース領域４０は、ベース領域３０よりも浅い領域に形成されている。

また、ソース領域４０とｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２とに挟まれたベース領域３０上に、ゲート絶縁膜６０を介してゲート電極７０が形成されている。ゲート絶縁膜６０およびゲート電極７０は、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面上に亘って形成されている。ゲート絶縁膜６０は、たとえば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）で構成される。

また、ゲート電極７０を覆って層間絶縁膜８０が形成されている。また、ゲート絶縁膜６０が形成されていないベース領域３０の表面上およびソース領域４０の表面上には、当該表面とオーミック接合しているソース電極１００が形成されている。さらに、ソース電極１００および層間絶縁膜８０を覆って、配線電極３００ａが形成されている。

次に、図１および図２のＡ−Ａ’切断面における炭化珪素半導体装置の終端構造について、図３を参照しつつ説明する。

ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表層には、アルミニウムをｐ型不純物として含有するベース領域３０と、耐圧を維持させるためにアルミニウムをｐ型不純物として含有するイオン注入領域とが設けられている。以下では、このイオン注入領域をｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ（ＪＴＥ）領域２０として説明する。ＪＴＥ領域２０は、ベース領域３０とは異なる領域に形成されている。

ベース領域３０の表面とＪＴＥ領域２０の表面とを含むｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面上には、フィールド酸化膜５０が形成されている。また、フィールド酸化膜５０上には、ゲート電極７０が部分的に形成されている。また、フィールド酸化膜５０およびゲート電極７０を覆って、層間絶縁膜８０が堆積されている。ただし、ゲート電極７０上の一部においては、層間絶縁膜８０は形成されず、開口が形成されている。さらに、層間絶縁膜８０および開口部分のゲート電極７０を覆って、配線電極３００ｂが形成されている。配線電極３００ｂは、ゲート電極７０と電気的に接続されている。さらに、配線電極３００ｂを覆って、耐圧を維持されるための絶縁膜４００が形成されている。

最後に、炭化珪素エピタキシャル基体１３の表面の反対側の面である反対表面、すなわち裏面におけるオーミック電極２００の構造について、図３を参照しつつ説明する。

オーミック電極２００は、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の裏面上に、アルミニウムを含んだ珪素合金層２００ｃが堆積され、さらに、珪素合金層２００ｃ上に、アルミニウムを含んだチタニウム合金層２００ｄが堆積されて形成されたものである。ただし、オーミック電極２００の一部が、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１上に珪素合金層２００ｃのみが形成され、チタニウム合金層２００ｄが形成されていなくともよい。オーミック電極２００の裏面上には、裏面電極５００が形成される。

＜製造方法＞
続いて、図１から図３に示された炭化珪素半導体装置の製造方法について、図４から図１６を参照しつつ順に説明する。

図４から図１６は、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。

表面の面方位が（０００１）面から４°または８°オフし、４Ｈのポリタイプを有するｎ型で低抵抗の炭化珪素半導体基板１０の表面１０ａ上に、図４に示されるように、化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、すなわちＣＶＤ）法により、５×１０^１７ｃｍ^−３程度以上１×１０^２１ｃｍ^−３程度以下のｐ型の不純物濃度であり、１０μｍ程度以上１００μｍ程度以下の厚さであるｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１を成長させる。さらに、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面１１ａ上に、ＣＶＤ法により、１×１０^１４ｃｍ^−３程度以上１×１０^１７ｃｍ^−３程度以下のｎ型の不純物濃度であり、１０μｍ程度以上２００μｍ程度以下の厚さであるｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２を成長させる。ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１上にｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２が形成された構造を炭化珪素エピタキシャル基体１３と称することができる。

以上により、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０上に炭化珪素エピタキシャル基体１３が形成された、炭化珪素基体１４を用意する。

次に、図５に示されるように、終端領域において、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面に注入マスクを形成し、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表層にｐ型の不純物であるアルミニウムをイオン注入する。このとき、アルミニウムのイオン注入深さは、０．１μｍ程度以上３μｍ程度以下とする。また、イオン注入されたアルミニウムの不純物濃度は、１×１０^１７ｃｍ^−３程度以上１×１０^１９ｃｍ^−３程度以下の範囲であり、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２のｎ型不純物濃度よりも高いものとする。ここで、形成されたイオン注入領域は、耐圧を維持させるためのものであり、上記のＪＴＥ領域２０である。

次に、図５において用いた注入マスクを除去した後、図６に示されるように、活性領域および終端領域においてｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面に注入マスクを形成し、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表層にｐ型の不純物であるアルミニウムをイオン注入する。このとき、アルミニウムのイオン注入深さは、０．１μｍ程度以上３μｍ程度以下とする。また、イオン注入されたアルミニウムの不純物濃度は、１×１０^１７ｃｍ^−３程度以上１×１０^１９ｃｍ^−３程度以下の範囲であり、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２のｎ型不純物濃度よりも高いものとする。ここで、形成されたイオン注入された領域は、ＪＴＥ領域２０とは異なる領域に形成され、かつ、互いに離間して形成される複数のベース領域３０である。

次に、図６において用いた注入マスクを除去した後、図７に示されるように、活性領域において、ベース領域３０の表面を含むｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面に注入マスクを形成し、当該注入マスクが形成されたベース領域３０の表層に、ｎ型の不純物である窒素（Ｎ）をイオン注入する。窒素（Ｎ）のイオン注入深さは、ベース領域３０の底面の深さよりも浅いものとする。また、イオン注入された窒素（Ｎ）の不純物濃度は、１×１０^１８ｃｍ^−３程度以上１×１０^２１ｃｍ^−３程度以下の範囲であり、ベース領域３０のｐ型不純物濃度よりも高いものとする。ベース領域３０内の窒素（Ｎ）が注入された領域のうち、ｎ型を示す領域がソース領域４０である。

次に、図７において用いた注入マスクを除去した後、熱処理装置（ここでは図示せず）によってアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気中で、アニール処理を行う。当該アニール処理を行う場合、雰囲気の温度は１３００℃程度以上１９００℃程度以下とし、時間は３０秒程度以上１時間程度以下とする。このアニール処理により、先にイオン注入された窒素（Ｎ）およびアルミニウムが活性化する。

次に、図８に示されるように、終端領域において、ＣＶＤ法などによって二酸化珪素（ＳｉＯ_２）などからなるフィールド酸化膜５０を形成する。次に、活性領域において、ベース領域３０およびソース領域４０を含むｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面を熱酸化して、所望の厚みを有するゲート絶縁膜６０を形成する。

次に、図９に示されるように、フィールド酸化膜５０上およびゲート絶縁膜６０上に、導電性を有する多結晶珪素膜を減圧ＣＶＤ法により形成する。そして、この多結晶珪素膜をパターニングすることにより、ゲート電極７０を形成する。このとき、活性領域においてゲート電極７０は、ソース領域４０とｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２とに挟まれたベース領域３０上に、ゲート絶縁膜６０を介して形成される。また、活性領域におけるゲート電極７０は、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の表面上に亘って形成される。

次に、図１０に示されるように、活性領域および終端領域において、ＣＶＤ法などにより、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）などからなる層間絶縁膜８０を形成する。層間絶縁膜８０は、活性領域においては、ゲート絶縁膜６０およびゲート電極７０を覆って形成される。また、層間絶縁膜８０は、終端領域においては、ゲート電極７０およびフィールド酸化膜５０を覆って形成される。

次に、図１１に示されるように、活性領域においては、ゲート電極７０が形成された領域を除く領域の層間絶縁膜８０およびゲート絶縁膜６０を除去し、炭化珪素層へのコンタクトホールを形成する。具体的には、Ｃ_３Ｈ_８などを含むガスを用いた反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、すなわちＲＩＥ）などのドライエッチングによって、炭化珪素層へのコンタクトホールを開口する。そして、活性領域における、層間絶縁膜８０およびゲート絶縁膜６０が除去された表面に、熱処理および薬品処理などにより、ソース電極１００としてのニッケル（Ｎｉ）金属膜を成膜する。ここでは、ソース電極１００の材料としてＮｉを例に挙げて説明したが、低抵抗なソース電極１００を形成できる金属膜であれば、その他の金属または積層膜でもよい。

また、終端領域においては、層間絶縁膜８０を部分的に除去し、ゲート電極７０へのコンタクトホールを形成する。具体的には、ドライエッチング、フッ化水素などを用いたウエットエッチング、または、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせた方法によって、ゲート電極７０へのコンタクトホールを開口する。

次に、図１２に示されるように、活性領域においてソース電極１００とゲート電極７０とを覆い、終端領域において層間絶縁膜８０とゲート電極７０とを覆う配線電極を、パターニングにより形成する。なお、活性領域における配線電極は配線電極３００ａとし、終端領域における配線電極は配線電極３００ｂとする。配線電極の材料としては、たとえば、アルミニウムなどが挙げられる。さらに、耐圧を維持させるために、終端領域において、ポリイミドなどからなる絶縁膜４００を配線電極３００ｂを覆うように堆積させる。

次に、図１３に示されるように、炭化珪素半導体基板１０を研削することにより、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の裏面１１ｂを露出させる。このときのｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１とｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２とをあわせた厚みは、必要とされる耐圧によって異なるが、たとえば、２００μｍ程度以下とする。研削中、非研削面には保護テープを貼り付けるまたはワックスなどを塗布してサポート基板を貼り付けることで、保護することが望ましい。研削に用いられる砥石には、たとえば、ダイヤモンド砥粒がビトリファイドなどの結合剤で結合されたものが考えられる。ここでは、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０を除去するための方法として研削が例に挙げられているが、その他の加工方法によってｎ型の炭化珪素半導体基板１０が除去される場合であっても構わない。

次に、図１４に示されるように、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０が除去された後に露出したｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の裏面１１ｂを適切な方法で洗浄し、裏面１１ｂの全面にオーミック電極を形成させる。

露出したｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の裏面１１ｂ上に、アルミニウム電極層２００ａ、チタニウム電極層２００ｂを順に堆積させる。堆積に際しては、２種類の金属のうちで融点の低いアルミニウムを、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の裏面１１ｂ上に先に堆積させ、その後、２種類の金属のうちで融点の高いチタニウムを、堆積したアルミニウム電極層２００ａ上に堆積させる。各金属膜の厚みは、たとえば、アルミニウム電極層２００ａを５０ｎｍ程度、チタニウム電極層２００ｂを３０ｎｍ程度とする。当該厚みに関しては、形成されるオーミック電極が低抵抗なものとなる厚みであれば、ここで述べた以外の厚みであってもよい。なお、アルミニウムの厚みは、チタニウムの厚みよりも厚いことが望ましい。

次に、図１５に示されるように、上記の金属膜を堆積させたｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の裏面側にレーザー光２０１を照射し、オーミック電極を形成させる。当該照射に用いられるレーザー光の種類は、たとえば、ＹＶＯ_４レーザーである。ただし、ＹＶＯ_４レーザー以外であっても、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーまたはＹＬＦレーザーなどを用いることができる。照射するレーザー光の波長は、たとえば、ＹＶＯ_４レーザーを用いた場合には、第３高調波である３５５ｎｍまたは第２高調波である５３２ｎｍとすることができる。レーザー光照射中に窒素などの不活性ガスをレーザー光照射面に吹き付けながらアニールする。ここでは、３５５ｎｍの波長のレーザー光を用いることとする。

ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１に対して、Ａｌ／Ｔｉ金属膜でオーミック電極を形成させる際のレーザー照射条件は、たとえば、以下である。すなわち、堆積する金属膜の厚みによるが、レーザー光のエネルギー密度に関しては、１．６Ｊ／ｃｍ^２程度以上２．５Ｊ／ｃｍ^２程度以下の範囲であればよく、アルミニウムが５０ｎｍ、チタニウムが３０ｎｍである場合に、レーザー光のエネルギー密度を１．８Ｊ／ｃｍ^２とする。レーザー光の形状は、点状またはライン状などどのような形状でもよい。レーザーアニールに際しては、レーザー光の形状を操作することでビーム光を重ねて、レーザー光を照射する。ここでは、ラインビームを用い、ラインビームのサイズは、レーザー光の最大強度に対して強度が半分になる領域が１８０μｍ×７０μｍであるものとする。ビーム径の重ね合わせは、ビームの長軸方向およびビームの短軸方向に対して５０％以上であればよく、本実施形態では、ビーム幅が７０μｍの方向ではビーム幅の８０％ずつ重ねて照射し、オーミック電極２００を形成する。

図１７は、Ａｌ／Ｔｉ金属膜を用いて作製したオーミック電極の、断面ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ像（断面ＴＥＭ像）を示す図である。また、図１８は、図１７中の各位置で取得されるｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）から算出した原子濃度を示す図である。

図１７の断面ＴＥＭ像においては、下方から順に、濃度が２×１０^１８ｃｍ^−３であるｐ型の炭化珪素半導体基板１、作製されたオーミック電極４およびアルミニウム電極層５がそれぞれ示されている。

図１８においては、ｐ型の炭化珪素半導体基板１、上記のオーミック電極４の黒いコントラスト部２およびオーミック電極４の白いコントラスト部３における原子濃度がそれぞれ示されている。

ｐ型の炭化珪素半導体基板１における原子濃度を基準として比較すると、黒いコントラスト部２における原子濃度の組成はｐ型の炭化珪素半導体基板１における原子濃度の組成とは大きく違いはないが、黒いコントラスト部２における原子濃度の組成には、わずかにアルミニウムが含まれていることが分かる。また、図１７において、ｐ型の炭化珪素半導体基板１と黒いコントラスト部２とを比較すると、黒いコントラスト部２は結晶性を失った珪素合金層であることが分かる。

一方、ｐ型の炭化珪素半導体基板１における原子濃度を基準として比較すると、白いコントラスト部３における原子濃度の組成は、珪素およびカーボン（以下Ｃと称する場合がある）の組成比がｐ型の炭化珪素半導体基板１における原子濃度の組成と比較すると少なく、アルミニウムを含むチタニウム合金層であることが分かる。

上記のような組成であるオーミック電極４が形成される理由としては、パルスレーザー光が照射される金属膜の最表層には融点の高いチタニウムがあるため、レーザー光によるアブレーションを抑制することができ、ｐ型の炭化珪素半導体基板１と接触しているアルミニウムが炭化珪素と反応することでアルミニウムを含む珪素合金層２００ｃを形成するとともに、炭化珪素半導体基板１を構成していた珪素および炭素の一部と、反応せずに残ったアルミニウムおよびチタニウムとで、アルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄを形成したものと考えられる。

このようにして、ｐ型の炭化珪素半導体基板１に対して低抵抗なオーミック電極４が形成されると考えられる。オーミック電極４の抵抗値と、アルミニウムを含む珪素合金層２００ｃの厚みおよびアルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄの厚みとの関係を評価したところ、アルミニウムを含む珪素合金層２００ｃの厚みがアルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄの厚みよりも厚い方が、オーミック電極４の抵抗値が低くなることを見出した。

このことから、アルミニウムを含む珪素合金層２００ｃの厚みがアルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄの厚みよりも厚い方が望ましく、たとえば、アルミニウムを含む珪素合金層２００ｃの厚みが、アルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄの厚みの１．５倍程度以上であることが望ましい。

図１９は、レーザーアニールによって形成されたオーミック電極の、図１７に示される領域とは異なる領域における断面ＴＥＭ像を示す図である。図１９におけるオーミック電極６を形成するにあたり、堆積させる金属膜は上記の図１７における場合と同様であるが、レーザー光の重ね合わせにおいて、ビーム幅が７０μｍである方向にビーム幅の８０％ずつ重ねて照射し、ライン状のオーミック電極を形成させた後、ビーム径が１８０μｍである方向にビーム幅の５０％ずつ重ねて照射させることで、２本のライン状のオーミック電極を形成させる。

図１９に示されるオーミック電極６には、黒いコントラスト部２のみが存在する領域がある。黒いコントラスト部２における原子濃度は図１８に示される場合と同様であり、黒いコントラスト部２はアルミニウムを含む珪素合金層であることが分かる。

これは、レーザー光を重ね合わせて照射することで形成された、アルミニウムを含む珪素合金層と、アルミニウムを含むチタニウム合金層との２層からなるオーミック電極４上にさらにレーザー光が重ね合わせられて照射されたため、アルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄが溶解し、アルミニウムを含む珪素合金層２００ｃのみになったものと考えられる。この場合でも、レーザー光はアルミニウムを含むチタニウム合金層２００ｄのみに照射されるため、アルミニウムの組成比に大きな変化はなく、低抵抗なオーミック電極６が形成される。

次に、図１６に示されるように、裏面電極５００を、珪素合金層２００ｃとチタニウム合金層２００ｄとからなるオーミック電極２００の全面に形成する。ここでは、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に金属膜を堆積することで裏面電極５００が形成される。ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）の厚みはそれぞれ、たとえば、７００ｎｍ程度および２００ｎｍ程度があるが、その他の厚みであってもよい。

以上により、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置が完成する。

＜第２実施形態＞
以下では、上記実施形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略する。

本実施形態では、上記の実施形態における方法とは異なる、炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。

第１実施形態では、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０上にｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１を形成し、その上にｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２を形成した炭化珪素基体１４を用意して、炭化珪素半導体装置を製造する方法について説明されている。炭化珪素半導体装置を製造するにあたっては当該方法以外の方法が用いられてもよく、たとえば、本実施形態で説明されるような、ｐ型の炭化珪素半導体基板上にｎ型の炭化珪素エピタキシャル層を形成した炭化珪素基体を用意して、炭化珪素半導体装置を製造する方法であってもよい。

図２０は、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、活性領域の断面および終端領域の断面を模式的に示す図である。本実施形態では、図２０に示されるように、炭化珪素基体１５を用意する。炭化珪素基体１５は、表面の面方位が（０００１）面から４°または８°オフし、４Ｈのポリタイプを有するｐ型で低抵抗の炭化珪素半導体基板１１０の表面１１０ａ上に、ＣＶＤ法により、１×１０^１４ｃｍ^−３程度以上１×１０^１７ｃｍ^−３程度以下のｎ型の不純物濃度であり、１０μｍ程度以上２００μｍ程度以下の厚さであるｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２が形成された構造である。

炭化珪素基体１５を用いて炭化珪素半導体装置を製造するにあたり、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２上に形成する構造は第１実施形態に説明される場合と同様であり、さらに、図５から図１２に示される処理と同様の処理が行われ、ＭＯＳＦＥＴ構造が形成される。

次に、ＭＯＳＦＥＴ構造が形成された炭化珪素基体１５において、ＭＯＳＦＥＴ構造を有する表面とは反対側の面である裏面において、オーミック電極が形成される。オーミック電極が形成される際、ｐ型の炭化珪素半導体基板１１０に直接オーミック電極が形成される場合であってもよい。また、ｐ型の炭化珪素半導体基板１１０の一部を研削などにより除去した後、オーミック電極が形成されてもよい。

オーミック電極の形成方法は、第１実施形態に示される場合と同様であり、アルミニウムとチタニウムとが順に堆積された後、レーザー光が照射される。各金属膜の厚みおよびレーザー光の照射条件などは、第１実施形態に示される場合と同様である。

最後に、レーザーアニールにより形成されたオーミック電極の全面に裏面電極５００が形成させる。裏面電極の材料および厚みなどは、第１実施形態に示される場合と同様である。

以上により、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置が完成する。

＜第３実施形態＞
以下では、上記各実施形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略する。

第１実施形態および第２実施形態においては、炭化珪素半導体装置に含まれるＩＧＢＴに関して説明されたが、本実施形態においては、ＰｉＮダイオードの製造過程におけるｐ型の炭化珪素層へのオーミック電極形成について、上記の手法を適用する場合を図２１から図２７を参照しつつ説明する。

図２１から図２７は、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の各製造工程における、断面構造を模式的に示す図である。

表面の面方位が（０００１）面から４°または８°オフし、４Ｈのポリタイプを有するｎ型で低抵抗の炭化珪素半導体基板１０の表面１０ａ上に、図２１に示されるように、ＣＶＤ法により、１×１０^１３ｃｍ^−３程度以上１×１０^１６ｃｍ^−３程度以下のｎ型の不純物濃度であり、５μｍ程度以上３００μｍ程度以下の厚さであるｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２を成長させる。さらに、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２の表面２１２ａ上に、ＣＶＤ法により、５×１０^１７ｃｍ^−３程度以上１×１０^２１ｃｍ^−３程度以下のｐ型の不純物濃度であり、１μｍ程度以上５０μｍ程度以下の厚さであるｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１を成長させる。ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２上にｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１が形成された構造を炭化珪素エピタキシャル基体１６と称することができる。

以上により、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０上に炭化珪素エピタキシャル基体１６が形成された、炭化珪素基体１７を用意する。

次に、メサ構造の形成について説明する。図２２に示されるように、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表面２１１ｂにおいてエッチング用マスク（ここでは図示せず）を形成し、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１およびｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２をエッチングする。エッチングする深さは、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１を超えてｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２が露出するまでとする。エッチング方法は、たとえば、ドライエッチングなどがある。

次に、終端領域の形成について説明する。図２３に示されるように、メサ構造を形成したｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１およびｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２の表面上に注入用マスク（ここでは図示せず）を形成し、ｐ型の不純物であるアルミニウムをイオン注入する。アルミニウムを注入する領域は、露出したｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２の表層と、一部のｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表層に亘る領域とする。アルミニウムのイオン注入深さは、０．１μｍ程度以上３μｍ程度以下とする。また、イオン注入されたアルミニウムの不純物濃度は、１×１０^１６ｃｍ^−３程度以上１×１０^１８ｃｍ^−３程度以下の範囲とする。このように形成されたイオン注入領域は、耐圧を維持させるためのものであり、終端領域２２０とする。

注入マスクの除去を行った後、熱処理装置を用いてアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気中１３００℃程度以上１９００℃程度以下、３０秒程度以上１時間程度以下のアニール処理を行う。当該アニール処理により、イオン注入されたアルミニウムが活性化される。

次に、終端領域２２０に形成される酸化膜について説明する。図２４に示されるように、ＣＶＤ法などによって二酸化珪素（ＳｉＯ_２）などからなる酸化膜２５０を形成する。その後、エッチングマスク（ここでは図示せず）を形成し、ドライエッチングまたはフッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングにより、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の一部を露出させる。酸化膜２５０の形成領域は、炭化珪素半導体装置の終端領域２２０上のメサ構造全域を覆い、一部がｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表面２１１ｂを覆う領域とする。

次に、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１へのオーミック電極形成について説明する。図２５に示されるように、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表面２１１ｂ全面に、アルミニウムとチタニウムとを順に堆積させる。堆積させる電極構成は第１実施形態に示される場合と同様であり、たとえば、アルミニウム電極層２００ａ（ここでは図示せず）を５０ｎｍ程度、チタニウム電極層２００ｂ（ここでは図示せず）を３０ｎｍ程度とする。酸化膜２５０上のアルミニウム電極層およびチタニウム電極層に関しては、エッチングマスク（ここでは図示せず）を形成した上で、フッ化水素酸またはアルミニウムエッチング液などで除去することができる。

その後、レーザー光照射によりｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１上にオーミック電極１２００を形成する。レーザー光の照射条件は、第１実施形態に示される場合と同様である。

次に、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０の裏面１０ｂ上に裏面オーミック電極を形成する工程を説明する。図２６に示されるように、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０の裏面１０ｂ側から、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０の一部を研削により除去してもよい。研削方法は、第１実施形態に示された方法と同様である。

研削後、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０の裏面１０ｂ全面に金属膜を堆積させる。材料としては、ｎ型の炭化珪素層と低抵抗なオーミック電極を形成するものであればよく、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）膜を１００ｎｍ程度堆積させる。

その後、当該ニッケル（Ｎｉ）膜上にレーザー光を照射させることで、低抵抗なオーミック電極２２００を形成する。レーザー光の照射条件は、たとえば、オーミック電極１２００が形成される際の条件と同様である。

ｎ型の炭化珪素層へのオーミック電極形成の方法として、ここではレーザーアニールが説明されたが、ラピットサーマルアニール（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｎｅａｌ、すなわちＲＴＡ）であってもよい。

次に、ＰｉＮダイオードの最終工程について説明する。図２７に示されるように、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１上に形成されたオーミック電極１２００上に、さらに、配線電極３００を成膜する。配線電極３００の材料は、たとえば、アルミニウムなどがある。エッチング用マスク（ここでは図示せず）を形成し、酸化膜２５０上の配線電極をアルミニウムエッチング液などで除去してもよい。さらに、耐圧を維持させるために、ポリイミドなどからなる絶縁膜４００を終端領域付近に堆積させてもよい。

最後に、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０の裏面１０ｂ上に形成したオーミック電極２２００上に、裏面電極５００を形成する。ここでは、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に堆積させることで裏面電極５００を形成する。ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）の厚みはそれぞれ、たとえば、７００ｎｍ程度および２００ｎｍ程度であるが、その他の厚みであってもよい。

以上により、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置が完成する。

＜効果＞
以下に、上記の実施形態による効果を例示する。

上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体装置が、ｐ型の炭化珪素半導体層に含まれるｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１と、オーミック電極２００とを備える。

オーミック電極２００は、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面上にオーミック接触して形成される。また、オーミック電極２００は、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１と接触して形成され、かつ、アルミニウムと珪素とを含む珪素合金層２００ｃと、珪素合金層２００ｃと接触して形成され、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層２００ｄとを備える。

また、上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体装置が、ｐ型の炭化珪素半導体層に含まれるｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１と、オーミック電極１２００とを備える。

オーミック電極１２００は、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表面上にオーミック接触して形成される。また、オーミック電極１２００は、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１と接触して形成され、かつ、アルミニウムと珪素とを含む珪素合金層２００ｃと、珪素合金層２００ｃと接触して形成され、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層２００ｄとを備える。

このような構成によれば、オーミック電極２００およびオーミック電極１２００が、アルミニウムと珪素とを含む珪素合金層２００ｃと、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層２００ｄとを備えているため、オーミック電極を低抵抗化できる。

なお、これらの構成以外の構成については適宜省略することができるが、本明細書に示される少なくとも１つの他の構成を適宜追加した場合でも、上記の効果を生じさせることができる。

また、上記の実施形態によれば、オーミック電極２００は、チタニウム合金層２００ｄとなる層にレーザー光を照射するアニール処理によって形成される。

このような構成によれば、比較的融点の高いチタニウム電極層２００ｂに対してレーザー光を照射するアニール処理を行うため、レーザー光が照射されることによって生じるアブレーションを抑制することができる。

また、上記の実施形態によれば、珪素合金層２００ｃの厚みが、チタニウム合金層２００ｄの厚みよりも厚い。

このような構成によれば、形成されるオーミック電極の抵抗値を低くすることができる。

また、上記の実施形態によれば、珪素合金層２００ｃの厚みが、チタニウム合金層２００ｄの厚みの１．５倍以上である。

このような構成によれば、形成されるオーミック電極の抵抗値を低くすることができる。

また、上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体装置が、ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層に含まれるｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２と、複数のｐ型のベース領域３０と、ｎ型のソース領域４０と、ゲート電極７０と、ソース電極１００とを備える。

ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２は、炭化珪素半導体層に含まれるｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面とは反対側の面である反対表面上に形成される。

ベース領域３０は、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１と接触する側とは反対側の表層に互いに離間して形成される。ソース領域４０は、各ベース領域３０の表層に形成される。

ゲート電極７０は、各ソース領域４０とｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２とに挟まれた各ベース領域３０の表面上に、ゲート絶縁膜６０を介して形成される。ソース電極１００は、各ベース領域３０の表面上と、各ソース領域４０の表面上とを亘って形成される。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＩＧＢＴを得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体装置が、ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層に含まれるｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２と、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０と、電極層に含まれるオーミック電極２２００とを備える。

ｎ型のｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２は、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表面とは反対側の面である反対表面上に形成される。

ｎ型の炭化珪素半導体基板１０は、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２の、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１と接触する側とは反対側の面である反対表面上に形成される。

オーミック電極２２００は、炭化珪素半導体基板１０の、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２と接触する側とは反対側の面である反対表面上にオーミック接触して形成される。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＰｉＮダイオードを得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体装置の製造方法において、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１を形成する。そして、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面上にアルミニウム層に含まれるアルミニウム電極層２００ａを形成する。そして、アルミニウム電極層２００ａの表面上にチタニウム層に含まれるチタニウム電極層２００ｂを形成する。

そして、アニール処理によって、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１と接触し、かつ、アルミニウムと珪素とを含む珪素合金層２００ｃと、珪素合金層２００ｃと接触し、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層２００ｄとを形成する。

また、上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体装置の製造方法において、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１を形成する。そして、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１の表面上にアルミニウム電極層２００ａを形成する。そして、アルミニウム電極層２００ａの表面上にチタニウム電極層２００ｂを形成する。

そして、アニール処理によって、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１と接触し、かつ、アルミニウムと珪素とを含む珪素合金層２００ｃと、珪素合金層２００ｃと接触し、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層２００ｄとを形成する。

このような構成によれば、アニール処理によって、珪素合金層２００ｃとチタニウム合金層２００ｄとを形成する場合に、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１と接触する側とは反対側に位置する層が融点の高いチタニウムを含む層であるため、温度上昇に伴うアブレーションを抑制でき、形成されるオーミック電極の組成が大幅に変動することがない。よって、ｐ型の炭化珪素半導体層に対し、安定的に低抵抗なオーミック電極を形成することができる。

また、上記の実施形態によれば、アニール処理が、チタニウム電極層２００ｂにレーザー光を照射し、珪素合金層２００ｃと、チタニウム合金層２００ｄとを形成する処理である。

このような構成によれば、比較的融点の高いチタニウム電極層２００ｂに対してレーザー光を照射するアニール処理を行うため、レーザー光が照射されることによって生じるアブレーションを抑制することができる。

また、上記の実施形態によれば、チタニウム電極層２００ｂに照射されるレーザー光のエネルギーが、１．６Ｊ／ｃｍ^２よりも大きい。

このような構成によれば、適切にオーミック電極を形成することができる。

また、上記の実施形態によれば、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面とは反対側の面である反対表面上に、ｎ型のｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２を形成する。そして、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２の、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１と接触する側とは反対側の表層に、互いに離間するｐ型のベース領域３０を複数形成する。そして、各ベース領域３０の表層に、ｎ型のソース領域４０を形成する。そして、各ソース領域４０とｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２とに挟まれた各ベース領域３０の表面上に、ゲート絶縁膜６０を介してゲート電極７０を形成する。そして、各ベース領域３０の表面上と、各ソース領域４０の表面上とを亘って、ソース電極１００を形成する。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＩＧＢＴを得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１が、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０からのエピタキシャル成長によって形成される層であり、炭化珪素半導体基板１０が、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層１１の表面上にアルミニウム電極層２００ａを形成する前に除去される。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＩＧＢＴを得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層１２が、炭化珪素半導体層に含まれる炭化珪素半導体基板１１０からのエピタキシャル成長によって形成される層であり、炭化珪素半導体基板１１０の表面が、当該表面上にアルミニウム電極層２００ａを形成する前に少なくとも一部除去される。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＩＧＢＴを得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層２１１は、ｎ型のｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２の表面上に形成される。そして、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２は、ｎ型の炭化珪素半導体基板１０の表面上に形成される。そして、炭化珪素半導体基板１０の、ｎ型炭化珪素エピタキシャル層２１２と接触する側とは反対側の面である反対表面上に、オーミック接触するオーミック電極２２００を形成する。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＰｉＮダイオードを得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、炭化珪素半導体基板１０の反対表面が、当該反対表面上にオーミック電極２２００を形成する前に少なくとも一部除去される。

このような構成によれば、低抵抗なオーミック電極を備えるＰｉＮダイオードを得ることができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、各構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載している場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本明細書に記載されたものに限られることはない。よって、例示されていない無数の変形例が、本技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれる。

また、矛盾が生じない限り、上記実施形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよい。さらに、各構成要素は概念的な単位であって、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合および１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合を含む。また、各構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれる。

また、本明細書における説明は、本技術のすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。

上記実施形態では、プレーナ型のＭＯＳＦＥＴについて説明したが、ドリフト層の表面にトレンチが形成されたトレンチ型のＭＯＳＦＥＴに適用される場合も想定できる。トレンチ型のＭＯＳＦＥＴの場合、ドリフト層の表面に溝部（トレンチ）が形成され、当該溝部内のドリフト層の上面、すなわちトレンチの底面上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が埋め込まれる。

また、上記実施形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。

１，１０，１１０ 炭化珪素半導体基板、２，３ コントラスト部、５，２００ａ アルミニウム電極層、４，６，２００，１２００，２２００ オーミック電極、１０ａ，１１ａ，１１０ａ，２１１ｂ，２１２ａ 表面、１０ｂ，１１ｂ 裏面、１１，２１１ ｐ型炭化珪素エピタキシャル層、１２，２１２ ｎ型炭化珪素エピタキシャル層、１３，１６ 炭化珪素エピタキシャル基体、１４，１５，１７ 炭化珪素基体、２０ ＪＴＥ領域、３０ ベース領域、４０ ソース領域、５０ フィールド酸化膜、６０ ゲート絶縁膜、７０ ゲート電極、８０ 層間絶縁膜、１００ ソース電極、２００ｂ チタニウム電極層、２００ｃ 珪素合金層、２００ｄ チタニウム合金層、２０１ レーザー光、２２０ 終端領域、２５０ 酸化膜、３００，３００ａ，３００ｂ 配線電極、４００ 絶縁膜、５００ 裏面電極、１０００ ダイシングライン。

Claims (12)

1. ｐ型の炭化珪素半導体層と、
   前記炭化珪素半導体層の表面上にオーミック接触して形成されるオーミック電極とを備え、
   前記オーミック電極は、
   前記炭化珪素半導体層と接触して形成され、かつ、アルミニウムと珪素とを含みチタニウムを含まない珪素合金層と、
   前記珪素合金層と接触して形成され、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを備える、
   炭化珪素半導体装置。
2. 前記珪素合金層の厚みが、前記チタニウム合金層の厚みよりも厚い、
   請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
3. 前記珪素合金層の厚みが、前記チタニウム合金層の厚みの１．５倍以上である、
   請求項２に記載の炭化珪素半導体装置。
4. 前記炭化珪素半導体層の前記表面とは反対側の面である反対表面上に形成される、ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層と、
   前記炭化珪素エピタキシャル層の、前記炭化珪素半導体層と接触する側とは反対側の表層に互いに離間して形成される、複数のｐ型のベース領域と、
   各前記ベース領域の表層に形成される、ｎ型のソース領域と、
   各前記ソース領域と前記炭化珪素エピタキシャル層とに挟まれた各前記ベース領域の表面上に、ゲート絶縁膜を介して形成されるゲート電極と、
   各前記ベース領域の表面上と、各前記ソース領域の表面上とを亘って形成されるソース電極とをさらに備える、
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
5. 前記炭化珪素半導体層の前記表面とは反対側の面である反対表面上に形成される、ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層と、
   前記炭化珪素エピタキシャル層の、前記炭化珪素半導体層と接触する側とは反対側の面である反対表面上に形成される、ｎ型の炭化珪素半導体基板と、
   前記炭化珪素半導体基板の、前記炭化珪素エピタキシャル層と接触する側とは反対側の面である反対表面上にオーミック接触して形成される電極層とをさらに備える、
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
6. ｐ型の炭化珪素半導体層を形成し、
   前記炭化珪素半導体層の表面上にアルミニウム層を形成し、
   前記アルミニウム層の表面上にチタニウム層を形成し、
   アニール処理によって、前記炭化珪素半導体層と接触し、かつ、アルミニウムと珪素とを含みチタニウムを含まない珪素合金層と、前記珪素合金層と接触し、かつ、アルミニウムとチタニウムとを含むチタニウム合金層とを形成する、
   炭化珪素半導体装置の製造方法。
7. 前記アニール処理が、
   前記チタニウム層にレーザー光を照射し、前記珪素合金層と、前記チタニウム合金層とを形成する処理である、
   請求項６に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
8. 前記チタニウム層に照射される前記レーザー光のエネルギーが、１．６Ｊ／ｃｍ^２よりも大きい、
   請求項７に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
9. 前記炭化珪素半導体層の前記表面とは反対側の面である反対表面上に、ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層を形成し、
   前記炭化珪素エピタキシャル層の、前記炭化珪素半導体層と接触する側とは反対側の表層に、互いに離間するｐ型のベース領域を複数形成し、
   各前記ベース領域の表層に、ｎ型のソース領域を形成し、
   各前記ソース領域と前記炭化珪素エピタキシャル層とに挟まれた各前記ベース領域の表面上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、
   各前記ベース領域の表面上と、各前記ソース領域の表面上とを亘って、ソース電極を形成する、
   請求項６から請求項８のうちのいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
10. 前記炭化珪素半導体層が、ｎ型の炭化珪素半導体基板からのエピタキシャル成長によって形成される層であり、
    前記炭化珪素半導体基板が、前記炭化珪素半導体層の表面上に前記アルミニウム層を形成する前に除去される、
    請求項９に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
11. 前記炭化珪素半導体層は、ｎ型の炭化珪素エピタキシャル層の表面上に形成され、
    前記炭化珪素エピタキシャル層は、ｎ型の炭化珪素半導体基板の表面上に形成され、
    前記炭化珪素半導体基板の、前記炭化珪素エピタキシャル層と接触する側とは反対側の面である反対表面上に、オーミック接触する電極層を形成する、
    請求項６から請求項８のうちのいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
12. 前記炭化珪素半導体基板の前記反対表面が、当該反対表面上に前記電極層を形成する前に少なくとも一部除去される、
    請求項１１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。