JPH0864800A - 炭化珪素半導体素子 - Google Patents
炭化珪素半導体素子Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/048—Making electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】低コンタクト抵抗，炭化珪素半導体のオーム性
電極を形成し、高電圧，大電流および高温において信頼
性の高い炭化珪素半導体素子を得る。 【構成】炭化珪素単結晶上に金属珪化物，金属炭化物及
び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含
む層を積層してオーム性電極とした電極構造を持つ炭化
珪素半導体素子。また、電極構造上に任意の金属層を積
層してオーム性電極とした電極構造を持つ炭化珪素半導
体素子。
電極を形成し、高電圧，大電流および高温において信頼
性の高い炭化珪素半導体素子を得る。 【構成】炭化珪素単結晶上に金属珪化物，金属炭化物及
び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含
む層を積層してオーム性電極とした電極構造を持つ炭化
珪素半導体素子。また、電極構造上に任意の金属層を積
層してオーム性電極とした電極構造を持つ炭化珪素半導
体素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化珪素半導体素子に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の炭化珪素(ＳｉＣ)半導体に形成す
るオーム性電極は、ｎ型ＳｉＣではニッケル（Ｎｉ），
ｐ型半導体ではアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓ
ｉ）の共晶からなる各材料を真空蒸着した後に熱処理を
行いオーム性接合を得ていた（J.Electrochem.Soc.，vo
l．135，p.359.）。ＳｉＣには多くの結晶系が存在し、
結晶構造により２.２乃至３.３エレクトロンボルトの禁
制帯幅を有する。また、ＳｉＣは、熱的，化学的及び機
械的に極めて安定でワイドギャップ半導体としてはめず
らしくｐ型及びｎ型共に安定に存在する材料である。従
って、ＳｉＣ単結晶に外部回路と電気的接続するための
電極を形成した素子は大電力用素子，高温動作素子，耐
放射線素子，光電変換素子その他種々の電子技術分野へ
の応用が期待される。
るオーム性電極は、ｎ型ＳｉＣではニッケル（Ｎｉ），
ｐ型半導体ではアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓ
ｉ）の共晶からなる各材料を真空蒸着した後に熱処理を
行いオーム性接合を得ていた（J.Electrochem.Soc.，vo
l．135，p.359.）。ＳｉＣには多くの結晶系が存在し、
結晶構造により２.２乃至３.３エレクトロンボルトの禁
制帯幅を有する。また、ＳｉＣは、熱的，化学的及び機
械的に極めて安定でワイドギャップ半導体としてはめず
らしくｐ型及びｎ型共に安定に存在する材料である。従
って、ＳｉＣ単結晶に外部回路と電気的接続するための
電極を形成した素子は大電力用素子，高温動作素子，耐
放射線素子，光電変換素子その他種々の電子技術分野へ
の応用が期待される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＳｉＣ半導体に上述の
ように電極を形成する場合、ｎ型ＳｉＣに対してはＮｉ
が用いられる。真空蒸着後の熱処理によりＳｉとＮｉと
の化合物を生成することによりオーム性接合が形成でき
るが、ＣはＮｉに対して固溶量が少なく、またＣとＮｉ
は化合物を形成しない。このため、半導体／電極界面に
Ｃが混入することによりコンタクト抵抗が高く半導体素
子として使用することは困難である。また、Ｎｉ中はＣ
の拡散係数が小さく半導体／電極界面からＣを排出する
ために1100℃前後の高温が必要である。一方、ｐ型Ｓｉ
Ｃに対してはオーム性電極としてＡｌおよびＡｌ合金が
用いられる。ＡｌおよびＡｌ合金は熱処理の際の耐熱性
に問題がある。また、熱処理中にＮｉ，ＡｌとＳｉＣと
の膨張率の違いから電極の剥離が起こる。本発明は低コ
ンタクト抵抗の信頼性の高いオーミック電極を実現し高
電圧，大電流および高温において信頼性の高い炭化珪素
半導体素子を提供することを目的とする。
ように電極を形成する場合、ｎ型ＳｉＣに対してはＮｉ
が用いられる。真空蒸着後の熱処理によりＳｉとＮｉと
の化合物を生成することによりオーム性接合が形成でき
るが、ＣはＮｉに対して固溶量が少なく、またＣとＮｉ
は化合物を形成しない。このため、半導体／電極界面に
Ｃが混入することによりコンタクト抵抗が高く半導体素
子として使用することは困難である。また、Ｎｉ中はＣ
の拡散係数が小さく半導体／電極界面からＣを排出する
ために1100℃前後の高温が必要である。一方、ｐ型Ｓｉ
Ｃに対してはオーム性電極としてＡｌおよびＡｌ合金が
用いられる。ＡｌおよびＡｌ合金は熱処理の際の耐熱性
に問題がある。また、熱処理中にＮｉ，ＡｌとＳｉＣと
の膨張率の違いから電極の剥離が起こる。本発明は低コ
ンタクト抵抗の信頼性の高いオーミック電極を実現し高
電圧，大電流および高温において信頼性の高い炭化珪素
半導体素子を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＳｉＣ単結晶
上に低コンタクト抵抗かつ信頼性の高いオーム性電極を
形成するために炭化珪素単結晶表面に金属珪化物，金属
炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数
種類を含む層を積層または、炭化珪素単結晶表面に金属
珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合
化合物の複数種類を含む層と任意の金属層を積層してオ
ーム性電極としたものである。特に、高不純物濃度の炭
化珪素単結晶上に金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪
素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層を積層
してオーム性電極とすることによりコンタクト抵抗は低
くなる。また、高不純物濃度の炭化珪素単結晶表面に金
属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複
合化合物の複数種類を含む層と任意の金属層を積層しオ
ーム性接合を得ても同様にコンタクト抵抗は低くなる。
ここで用いる金属には、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中から少なくとも一種類の金属
を含む合金を選択することが適当である。Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種
類の金属の合金、または一種類の金属の積層膜を炭化珪
素単結晶上に積層した後に熱処理することにより合金／
半導体界面に金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，
炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層を形成する
ことも可能である。また、熱処理の際の酸化防止のため
に前記金属の中から少なくとも一種類の金属からなる合
金層上に酸化しにくいＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕな
どの金属、またはＴｉ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ系合金などを
少なくとも一層積層後熱処理を行うことも有効である。
また、外部回路との接続のためにオーム性電極上にＡ
ｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉなどの低抵抗金属を積層すること
もある。また、炭化珪素単結晶表面にＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の
金属をイオン注入した後に熱処理を行い金属珪化物，金
属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複
数種類を含む層を形成しオーミック電極を得ることも可
能である。また、上記の低コンタクト抵抗を持つ電極構
造を用いた炭化珪素半導体素子，半導体回路は高電圧，
大電流および高温の使用において高信頼性を有する。
上に低コンタクト抵抗かつ信頼性の高いオーム性電極を
形成するために炭化珪素単結晶表面に金属珪化物，金属
炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数
種類を含む層を積層または、炭化珪素単結晶表面に金属
珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合
化合物の複数種類を含む層と任意の金属層を積層してオ
ーム性電極としたものである。特に、高不純物濃度の炭
化珪素単結晶上に金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪
素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層を積層
してオーム性電極とすることによりコンタクト抵抗は低
くなる。また、高不純物濃度の炭化珪素単結晶表面に金
属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複
合化合物の複数種類を含む層と任意の金属層を積層しオ
ーム性接合を得ても同様にコンタクト抵抗は低くなる。
ここで用いる金属には、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中から少なくとも一種類の金属
を含む合金を選択することが適当である。Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種
類の金属の合金、または一種類の金属の積層膜を炭化珪
素単結晶上に積層した後に熱処理することにより合金／
半導体界面に金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，
炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層を形成する
ことも可能である。また、熱処理の際の酸化防止のため
に前記金属の中から少なくとも一種類の金属からなる合
金層上に酸化しにくいＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕな
どの金属、またはＴｉ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ系合金などを
少なくとも一層積層後熱処理を行うことも有効である。
また、外部回路との接続のためにオーム性電極上にＡ
ｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉなどの低抵抗金属を積層すること
もある。また、炭化珪素単結晶表面にＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の
金属をイオン注入した後に熱処理を行い金属珪化物，金
属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複
数種類を含む層を形成しオーミック電極を得ることも可
能である。また、上記の低コンタクト抵抗を持つ電極構
造を用いた炭化珪素半導体素子，半導体回路は高電圧，
大電流および高温の使用において高信頼性を有する。
【０００５】
【作用】低抵抗である金属珪化物，金属炭化物及び金
属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層
を炭化珪素単結晶上に形成しオーム性電極として用いる
ことにより低いコンタクト抵抗が得られらた。また、金
属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複
合化合物の複数種類を含む層を不純物濃度が１０18／cm
3 以上である高不純物濃度の炭化珪素単結晶上に積層す
ることによりトンネル効果のために更に低コンタクト抵
抗のオーム性接合が得られた。電極構造上に任意の一種
類の金属を積層した場合も同様に低コンタクト抵抗のオ
ーム性接合が得られた。これらの電極構造に用いる金属
元素は珪化物，炭化物ともに安定相として存在するＴ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中
から選択する。また、金属の中から少なくとも一種類の
金属を用いた合金を炭化珪素単結晶上に積層した後に熱
処理を加えることにより低抵抗である金属珪化物，金属
炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数
種類を含む層を金属／半導体界面に形成することが可能
ある。また、これらの、金属珪化物，金属炭化物及び金
属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層
は炭化珪素に熱膨張率が近いので熱処理の際に炭化珪素
から剥がれることはない。また、高温での使用において
も劣化することはない。以上の理由により金属を用いる
ことにより熱処理により確実に低コンタクト抵抗のオー
ム性電極が得られる。また、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗは活性な金属であるので熱処
理の際に電極表面に高抵抗の酸化物層が形成されること
があるが、金属の少なくとも一種類の金属を含む合金を
炭化珪素単結晶上に積層した上に酸化しにくいＡｕ，Ｐ
ｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕなどの金属、またはＴｉ−Ａｌ，
Ｎｉ−Ａｌ系合金などを少なくとも一層キャップメタル
として積層後熱処理を行うことにより、電極表面の酸化
を避けて確実に低コンタクト抵抗のオーム性電極が得ら
れる。また、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の金属をイオン注入にし
た後に熱処理を行うことにより金属珪化物，金属炭化物
及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を
含む層の形成が可能である。この際イオン注入条件を適
当に選択し金属元素の打ち込み深さを制御することによ
り金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からな
る複合化合物の複数種類を含む層の厚さの制御が容易に
実現できた。以上の手段により形成された炭化珪素半導
体の電極構造上に電気抵抗の低いＡｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎ
ｉなどを積層することにより外部回路と容易に接続可能
であった。また、これらの低コンタクト抵抗の電極構造
を有した炭化珪素半導体素子は高電圧，大電流用に適
し、高い信頼性を示した。また、これらの半導体素子を
用いた回路は高電圧，大電流制御において同様に優れた
信頼性を示した。
属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層
を炭化珪素単結晶上に形成しオーム性電極として用いる
ことにより低いコンタクト抵抗が得られらた。また、金
属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複
合化合物の複数種類を含む層を不純物濃度が１０18／cm
3 以上である高不純物濃度の炭化珪素単結晶上に積層す
ることによりトンネル効果のために更に低コンタクト抵
抗のオーム性接合が得られた。電極構造上に任意の一種
類の金属を積層した場合も同様に低コンタクト抵抗のオ
ーム性接合が得られた。これらの電極構造に用いる金属
元素は珪化物，炭化物ともに安定相として存在するＴ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中
から選択する。また、金属の中から少なくとも一種類の
金属を用いた合金を炭化珪素単結晶上に積層した後に熱
処理を加えることにより低抵抗である金属珪化物，金属
炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数
種類を含む層を金属／半導体界面に形成することが可能
ある。また、これらの、金属珪化物，金属炭化物及び金
属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層
は炭化珪素に熱膨張率が近いので熱処理の際に炭化珪素
から剥がれることはない。また、高温での使用において
も劣化することはない。以上の理由により金属を用いる
ことにより熱処理により確実に低コンタクト抵抗のオー
ム性電極が得られる。また、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗは活性な金属であるので熱処
理の際に電極表面に高抵抗の酸化物層が形成されること
があるが、金属の少なくとも一種類の金属を含む合金を
炭化珪素単結晶上に積層した上に酸化しにくいＡｕ，Ｐ
ｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕなどの金属、またはＴｉ−Ａｌ，
Ｎｉ−Ａｌ系合金などを少なくとも一層キャップメタル
として積層後熱処理を行うことにより、電極表面の酸化
を避けて確実に低コンタクト抵抗のオーム性電極が得ら
れる。また、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の金属をイオン注入にし
た後に熱処理を行うことにより金属珪化物，金属炭化物
及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を
含む層の形成が可能である。この際イオン注入条件を適
当に選択し金属元素の打ち込み深さを制御することによ
り金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭素からな
る複合化合物の複数種類を含む層の厚さの制御が容易に
実現できた。以上の手段により形成された炭化珪素半導
体の電極構造上に電気抵抗の低いＡｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎ
ｉなどを積層することにより外部回路と容易に接続可能
であった。また、これらの低コンタクト抵抗の電極構造
を有した炭化珪素半導体素子は高電圧，大電流用に適
し、高い信頼性を示した。また、これらの半導体素子を
用いた回路は高電圧，大電流制御において同様に優れた
信頼性を示した。
【０００６】
（実施例１）図２は本発明の実施例の一つを示す。炭化
珪素単結晶１１上にスパッタ法によりタングステン珪化
物（ＷＳｉｘ），タングステン炭化物(ＷＣｙ)の混合相
よりなる層２１を２００ｎｍ積層した後に１０-8Torrの
真空雰囲気において１０００℃の熱処理を行った。この
ようにして得られた電極は図３に示すようにオーム性を
示した。図４はｎ型ＳｉＣの不純物濃度(Ｎ)に対するコ
ンタクト抵抗（Ｒｃ）を示している。特に、高不純物濃
度域において低抵抗のオーム性接合が得られた。図５に
示すようにＡｌ層５１を２００ｎｍタングステン珪化
物，タングステン炭化物の混合相からなる層２１上に積
層することによりＡｌワイヤ５２により容易に外部回路
と接続が可能になった。
珪素単結晶１１上にスパッタ法によりタングステン珪化
物（ＷＳｉｘ），タングステン炭化物(ＷＣｙ)の混合相
よりなる層２１を２００ｎｍ積層した後に１０-8Torrの
真空雰囲気において１０００℃の熱処理を行った。この
ようにして得られた電極は図３に示すようにオーム性を
示した。図４はｎ型ＳｉＣの不純物濃度(Ｎ)に対するコ
ンタクト抵抗（Ｒｃ）を示している。特に、高不純物濃
度域において低抵抗のオーム性接合が得られた。図５に
示すようにＡｌ層５１を２００ｎｍタングステン珪化
物，タングステン炭化物の混合相からなる層２１上に積
層することによりＡｌワイヤ５２により容易に外部回路
と接続が可能になった。
【０００７】（実施例２）図６（ａ）に示すように炭化
珪素単結晶１１上に真空蒸着によりＴｉ層１３を２００
ｎｍ積層した後に１０-8Torrの真空雰囲気において１０
００℃の熱処理を行った。熱処理により図１（ｂ）に示
すように炭化珪素単結晶１１，チタン珪化物（ＴｉＳｉ
ｘ），チタン炭化物（ＴｉＣｙ）の混合相からなる層１
２，Ｔｉ層１３の積層構造が得られた。図７に熱処理温
度に対する接合のＩ−Ｖ特性を示す。図８に熱処理温度
Ｔａによるコンタクト抵抗Ｒｃの変化を示す。高温での
熱処理によりＴｉＳｉｘ，ＴｉＣｙの混合相からなる層
１２が均質に形成されるために低コンタクト抵抗のオー
ム性電極が得られた。図９(ａ)に示すようにＳｉＣ単結
晶１１上に真空蒸着によりＴｉ層１３を２００ｎｍ、白
金Ｐｔ層９１を２００ｎｍ積層した後に１０-8Torrの真
空雰囲気およびＡｒフロー中において熱処理を行った。
各雰囲気でのコンタクト抵抗Ｒｃに電極自身の抵抗を加
えた見かけのコンタクト抵抗Ｒｃ′の熱処理温度Ｔａに
対する変化を図１０に示す。ＳｉＣにＴｉ層のみを積層
した電極はＡｒフロー中においては電極表面の酸化のた
めに高温でＲｃ′が増大する。一方、ＳｉＣ上のＴｉ層
上にキャップメタルとしてＰｔ層を積層した電極は各雰
囲気において低抵抗のオーム性電極が実現できた。
珪素単結晶１１上に真空蒸着によりＴｉ層１３を２００
ｎｍ積層した後に１０-8Torrの真空雰囲気において１０
００℃の熱処理を行った。熱処理により図１（ｂ）に示
すように炭化珪素単結晶１１，チタン珪化物（ＴｉＳｉ
ｘ），チタン炭化物（ＴｉＣｙ）の混合相からなる層１
２，Ｔｉ層１３の積層構造が得られた。図７に熱処理温
度に対する接合のＩ−Ｖ特性を示す。図８に熱処理温度
Ｔａによるコンタクト抵抗Ｒｃの変化を示す。高温での
熱処理によりＴｉＳｉｘ，ＴｉＣｙの混合相からなる層
１２が均質に形成されるために低コンタクト抵抗のオー
ム性電極が得られた。図９(ａ)に示すようにＳｉＣ単結
晶１１上に真空蒸着によりＴｉ層１３を２００ｎｍ、白
金Ｐｔ層９１を２００ｎｍ積層した後に１０-8Torrの真
空雰囲気およびＡｒフロー中において熱処理を行った。
各雰囲気でのコンタクト抵抗Ｒｃに電極自身の抵抗を加
えた見かけのコンタクト抵抗Ｒｃ′の熱処理温度Ｔａに
対する変化を図１０に示す。ＳｉＣにＴｉ層のみを積層
した電極はＡｒフロー中においては電極表面の酸化のた
めに高温でＲｃ′が増大する。一方、ＳｉＣ上のＴｉ層
上にキャップメタルとしてＰｔ層を積層した電極は各雰
囲気において低抵抗のオーム性電極が実現できた。
【０００８】（実施例３）図１１に示すように炭化珪素
単結晶１１上にスパッタ法によりタングステン−銅（Ｗ
−Ｃｕ）合金層１１１を２００ｎｍ積層した後に１０-8
Torrの真空雰囲気におて１０００℃の熱処理を行った。
熱処理により図１２に示すようにＳｉＣ単結晶１１，Ｗ
Ｓｉｘ，ＷｉＣｙの混合相からなる層２１，Ｗ−Ｃｕ合
金層１１１の積層構造が得られた。この電極は低コンタ
クト抵抗のオーム性を示した。
単結晶１１上にスパッタ法によりタングステン−銅（Ｗ
−Ｃｕ）合金層１１１を２００ｎｍ積層した後に１０-8
Torrの真空雰囲気におて１０００℃の熱処理を行った。
熱処理により図１２に示すようにＳｉＣ単結晶１１，Ｗ
Ｓｉｘ，ＷｉＣｙの混合相からなる層２１，Ｗ−Ｃｕ合
金層１１１の積層構造が得られた。この電極は低コンタ
クト抵抗のオーム性を示した。
【０００９】（実施例４）図１３に示すようにｎ型酸化
珪素層１２１表面に１２００℃で熱処理をすることによ
り酸化膜１２２を形成した後に弗酸エッチングによりパ
ターンを形成した。イオン注入により加速電圧４００ｋ
ｅＶで窒素を注入した後に１６００℃の熱処理で回復を
行い高不純物濃度であるｎ+ 層１２３を形成した（図１
４（ａ))。ｎ+ 層の不純物濃度は１０19／cm3 であっ
た。真空蒸着によりチタン層１３を２００ｎｍ積層した
後に１０００℃で熱処理を行い金属／高不純物濃度半導
体界面にＴｉＳｉｘ，ＴｉＣｙの混合相からなる層１２
が形成することにより低コンタクト抵抗のオーム性電極
を選択的に得ることができた（図１４（ｂ））。
珪素層１２１表面に１２００℃で熱処理をすることによ
り酸化膜１２２を形成した後に弗酸エッチングによりパ
ターンを形成した。イオン注入により加速電圧４００ｋ
ｅＶで窒素を注入した後に１６００℃の熱処理で回復を
行い高不純物濃度であるｎ+ 層１２３を形成した（図１
４（ａ))。ｎ+ 層の不純物濃度は１０19／cm3 であっ
た。真空蒸着によりチタン層１３を２００ｎｍ積層した
後に１０００℃で熱処理を行い金属／高不純物濃度半導
体界面にＴｉＳｉｘ，ＴｉＣｙの混合相からなる層１２
が形成することにより低コンタクト抵抗のオーム性電極
を選択的に得ることができた（図１４（ｂ））。
【００１０】（実施例５）図１３に示すようにイオン加
速機によりチタンを加速電圧４００keV でＳｉＣ単結晶
１１表面に打ち込んだ。１０-8Torrの真空雰囲気で１８
００℃で熱処理することにより図１４（ａ）に示すよう
にＳｉＣ単結晶１１表面にＴｉＳｉｘ，ＴｉＣｙの混合
相からなる層１２が形成される。この後にＡｌ層５１を
２００ｎｍを積層することにより低コンタクト抵抗のオ
ーム性電極が形成可能であった。また、図に示すように
ＳｉＣ単結晶上に酸化雰囲気熱処理により酸化膜をマス
クとして形成することにより選択的にオーム性電極の形
成が可能である。
速機によりチタンを加速電圧４００keV でＳｉＣ単結晶
１１表面に打ち込んだ。１０-8Torrの真空雰囲気で１８
００℃で熱処理することにより図１４（ａ）に示すよう
にＳｉＣ単結晶１１表面にＴｉＳｉｘ，ＴｉＣｙの混合
相からなる層１２が形成される。この後にＡｌ層５１を
２００ｎｍを積層することにより低コンタクト抵抗のオ
ーム性電極が形成可能であった。また、図に示すように
ＳｉＣ単結晶上に酸化雰囲気熱処理により酸化膜をマス
クとして形成することにより選択的にオーム性電極の形
成が可能である。
【００１１】（実施例６）図１７に本発明による電極構
造を具備した炭化珪素ＭＯＳ型電界効果トランジスタの
断面模式図を示す。酸化珪素層１２１には炭化珪素を１
２００℃の酸化雰囲気で熱処理することにより形成した
酸化珪素膜を用いた。また、ゲート電極１４２には他結
晶炭化珪素を用いた。
造を具備した炭化珪素ＭＯＳ型電界効果トランジスタの
断面模式図を示す。酸化珪素層１２１には炭化珪素を１
２００℃の酸化雰囲気で熱処理することにより形成した
酸化珪素膜を用いた。また、ゲート電極１４２には他結
晶炭化珪素を用いた。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、炭化珪素単結晶上に金
属硅化物，金属炭化物、または複合化合物を含む層を設
けることにより低抵抗のオーム性電極が形成できた。ま
た炭化珪素と電極との熱膨張率の差が小さいので低コン
タクト抵抗の信頼性の高いオーム性電極を具備した高電
圧，大電流および高温で信頼性の高い炭化珪素半導体素
子を得ることがでる。
属硅化物，金属炭化物、または複合化合物を含む層を設
けることにより低抵抗のオーム性電極が形成できた。ま
た炭化珪素と電極との熱膨張率の差が小さいので低コン
タクト抵抗の信頼性の高いオーム性電極を具備した高電
圧，大電流および高温で信頼性の高い炭化珪素半導体素
子を得ることがでる。
【図１】炭化珪素半導体の電極構造を示す断面図。
【図２】炭化珪素半導体の電極構造を示す断面図。
【図３】図１に示す炭化珪素半導体の電極構造のＩ−Ｖ
特性図。
特性図。
【図４】図１に示す炭化珪素半導体の電極構造の炭化珪
素単結晶の不純物濃度に対するコンタクト抵抗の変化の
説明図。
素単結晶の不純物濃度に対するコンタクト抵抗の変化の
説明図。
【図５】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説明
図。
図。
【図６】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説明
図。
図。
【図７】図６に示す炭化珪素半導体の電極構造のＩ−Ｖ
特性の熱処理温度依存性の説明図。
特性の熱処理温度依存性の説明図。
【図８】図６に示す炭化珪素半導体の電極構造のコンタ
クト抵抗の熱処理温度依存性の説明図。
クト抵抗の熱処理温度依存性の説明図。
【図９】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説明
図。
図。
【図１０】図６，図９に示す炭化珪素半導体の電極構造
の熱処理雰囲気による見かけのコンタクト抵抗の熱処理
温度依存性の説明図。
の熱処理雰囲気による見かけのコンタクト抵抗の熱処理
温度依存性の説明図。
【図１１】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説
明図。
明図。
【図１２】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説
明図。
明図。
【図１３】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説
明図。
明図。
【図１４】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説
明図。
明図。
【図１５】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説
明図。
明図。
【図１６】炭化珪素半導体のオーム性電極形成方法の説
明図。
明図。
【図１７】本発明による電極構造を具備した電解効果型
トランジスタの断面図。
トランジスタの断面図。
１１…炭化珪素単結晶、１２…チタン珪化物，チタン炭
化物の混合相からなる層、１３…チタン層２１タングス
テン珪化物，タングステン炭化物の混合相よりなる層、
５１…アルミ層、５２…アルミワイヤ、９１…白金層、
１１１…タングステン−銅合金層、１２１…酸化珪素
層、１３１…ｎ型炭化珪素単結晶、１３２…高濃度ｎ型
炭化珪素単結晶、１４１…ｐ型炭化珪素単結晶、１４２
…ゲート電極。
化物の混合相からなる層、１３…チタン層２１タングス
テン珪化物，タングステン炭化物の混合相よりなる層、
５１…アルミ層、５２…アルミワイヤ、９１…白金層、
１１１…タングステン−銅合金層、１２１…酸化珪素
層、１３１…ｎ型炭化珪素単結晶、１３２…高濃度ｎ型
炭化珪素単結晶、１４１…ｐ型炭化珪素単結晶、１４２
…ゲート電極。
フロントページの続き (72)発明者 八尾 勉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (12)
- 【請求項１】炭化珪素単結晶に金属珪化物，金属炭化物
及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を
含む層を積層してオーム性電極としたことを特徴とする
炭化珪素半導体素子。 - 【請求項２】炭化珪素単結晶に金属珪化物，金属炭化物
及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を
含む層と任意の金属層を積層してオーム性電極としたこ
とを特徴とする炭化珪素半導体素子。 - 【請求項３】１０18／cm3 以上の不純物濃度の炭化珪素
単結晶上に金属珪化物，金属炭化物及び金属，珪素，炭
素からなる複合化合物の複数種類を含む層と任意の金属
層を積層してオーム性電極としたことを特徴とする炭化
珪素半導体素子。 - 【請求項４】炭化珪素単結晶にＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中から少なくとも一種類
の金属を含む金属珪化物、金属炭化物及び前記金属，珪
素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層と任意
の一種類の金属層または合金層を積層したことを特徴と
する炭化珪素半導体素子。 - 【請求項５】炭化珪素単結晶にＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の金属の
合金をまたは一種類の金属の積層膜を積層した後に熱処
理することにより合金／半導体界面に金属珪化物，金属
炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数
種類を含む層を形成してオーム性電極としたことを特徴
とする炭化珪素半導体素子。 - 【請求項６】炭化珪素単結晶にＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の金属の
合金をまたは一種類の金属を積層後、その上に他金属層
もしくは他金属合金層を積層した後に熱処理することに
より合金／半導体界面に金属珪化物，金属炭化物及び金
属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数種類を含む層
を形成してオーム性電極としたことを特徴とする炭化珪
素半導体素子。 - 【請求項７】炭化珪素単結晶表面にＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの中からの一種類の金
属をイオン注入した後に熱処理を行い金属珪化物，金属
炭化物及び金属，珪素，炭素からなる複合化合物の複数
種類を含む層を形成した後に一種類の金属を積層したこ
とを特徴とする炭化珪素半導体素子。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７に
おいて、前記炭化珪素半導体の電極構造上にＡｌまたは
Ａｕを積層した炭化珪素半導体素子。 - 【請求項９】請求項１から請求項８のいずれかに記載さ
れた電極構造を具備したダイオード。 - 【請求項１０】請求項１から請求項８のいずれかに記載
された電極構造を具備したサイリスタ。 - 【請求項１１】請求項１から請求項８のいずれかに記載
された電極構造を具備したトランジスタ。 - 【請求項１２】請求項１から請求項１１のいずれかに記
載された半導体素子を具備した電気回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20043494A JPH0864800A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 炭化珪素半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20043494A JPH0864800A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 炭化珪素半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864800A true JPH0864800A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16424235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20043494A Pending JPH0864800A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 炭化珪素半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0864800A (ja) |
Cited By (14)
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-
1994
- 1994-08-25 JP JP20043494A patent/JPH0864800A/ja active Pending
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