JP2003158259A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- H10D8/00—Diodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐圧、漏れ電流等の逆方向特性を損なうこと
なく、順方向のオン電圧を効果的に引き下げることがで
きる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 炭化珪素基板の上面にシリコン膜を形成
し、その上に高融点金属膜を化学量論的組成比が1:2
(=高融点金属:シリコン)となるように形成する。そ
して、真空または不活性ガスの雰囲気の600乃至11
00℃の温度で加熱処理を施して、シリコン膜と高融点
金属膜とのシリサイド反応のみから、シリサイド膜を生
成する。シリサイド膜の生成において、炭化珪素基板内
のシリコン原子は消費されず、組成変化が急峻なショッ
トキーコンタクトが形成される。
(57) [Problem] To provide a semiconductor device capable of effectively lowering a forward ON voltage without impairing reverse characteristics such as a withstand voltage and a leakage current, and a method for manufacturing the same. SOLUTION: A silicon film is formed on an upper surface of a silicon carbide substrate, and a refractory metal film is formed thereon with a stoichiometric composition ratio of 1: 2.
(= High melting point metal: silicon). And 600 to 11 in a vacuum or an inert gas atmosphere.
By performing a heat treatment at a temperature of 00 ° C., a silicide film is generated only from a silicide reaction between the silicon film and the high melting point metal film. In forming the silicide film, silicon atoms in the silicon carbide substrate are not consumed, and a Schottky contact with a sharp change in composition is formed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関わり、特に、SiCを用いた半導体パワー
デバイス及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor power device using SiC and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体パワーデバイスの1つに、ジャン
クション・バリア・ショットキーダイオード(以下、
「JBSダイオード」という)がある。JBSダイオー
ドは、通常のn型ショットキーダイオードにおいてショ
ットキー電極下に複数個のp+領域を埋め込んだ構造を
有している。JBSダイオードの特徴は、逆方向特性に
おいて各p+ 領域から空乏層が伸びてピンチオフする
ことによりショットキー界面に加わる電界を緩和し、逆
方向のリーク電流を抑制することができる点にある。し
かし一方で順方向特性においては、ショットキー電極下
に複数個のP+領域を埋め込んでいるため、キャリアの
通過する領域が実効的に減少し、結果として順方向のオ
ン電圧が増加してしまうという問題がある。2. Description of the Related Art One of semiconductor power devices is a junction barrier Schottky diode (hereinafter, referred to as
"JBS diode"). The JBS diode has a structure in which a plurality of p + regions are buried under the Schottky electrode in a normal n-type Schottky diode. The JBS diode is characterized in that, in the reverse direction characteristic, the depletion layer extends from each p + region and pinches off, thereby relaxing the electric field applied to the Schottky interface and suppressing the reverse direction leak current. On the other hand, in the forward characteristic, since a plurality of P + regions are buried under the Schottky electrode, the region through which carriers pass is effectively reduced, and as a result, the forward on-voltage increases. There is a problem.
【0003】そこで、順方向のオン電圧を引き下げるた
めに、ショットキー電極材料としてバリアハイトの低い
金属を用いることが検討されている。一般に、JBSダ
イオードを含むショットキーバリアダイオードにおいて
は、ショットキーバリアハイトの高さによって順方向の
オン電圧が大きく左右される。即ち、バリアハイトが低
い場合には、多数キャリアが半導体側から金属側へと容
易に熱電子放出される為、順方向電流が大幅に増加す
る。言い換えれば、同じ順方向電流を得るためには、バ
リアハイトが低い程、オン電圧を小さくすることができ
る。従って、ショットキー電極材料としてバリアハイト
の低い金属を用いれば、順方向のオン電圧を効果的に引
き下げることができる。Therefore, in order to reduce the on-state voltage in the forward direction, it has been considered to use a metal having a low barrier height as a Schottky electrode material. Generally, in a Schottky barrier diode including a JBS diode, the forward ON-state voltage largely depends on the height of the Schottky barrier height. That is, when the barrier height is low, the majority electrons are easily emitted from the semiconductor side to the metal side by thermoelectrons, so that the forward current is significantly increased. In other words, in order to obtain the same forward current, the lower the barrier height, the smaller the on-voltage can be. Therefore, if a metal having a low barrier height is used as the Schottky electrode material, the forward ON voltage can be effectively reduced.
【0004】ここで、次世代のパワーデバイス用半導体
として期待されているSiC(炭化珪素)を用いたJB
Sダイオードを考える。SiCは、Si(シリコン)と
比較してバンドギャップが3倍、破壊電界強度が約10
倍、また熱伝導率が約3倍と優れた物性を有し、この特
性を活用すれば超低損失且つ高温動作可能なパワーデバ
イスを実現することができる。SiCを用いてショット
キー接続を形成した場合、一般にそのバリアハイトは金
属の仕事関数に対してほぼ一次の線形性を持つことが知
られている。従って、ショットキー電極材料として仕事
関数の小さな金属を用いれば、ショットキーバリアバイ
トを小さくでき、結果として順方向のオン電圧を引き下
げることができる。Here, JB using SiC (silicon carbide), which is expected as a semiconductor for next-generation power devices, is used.
Consider an S diode. SiC has a bandgap three times that of Si (silicon) and a breakdown electric field strength of about 10
It has excellent physical properties such as double the thermal conductivity and approximately three times the thermal conductivity, and by utilizing this characteristic, it is possible to realize a power device that can operate at high temperature with ultra-low loss. When a Schottky connection is formed by using SiC, it is generally known that the barrier height has almost linear linearity with respect to the work function of metal. Therefore, if a metal having a low work function is used as the material for the Schottky electrode, the Schottky barrier bite can be reduced, and as a result, the forward ON voltage can be lowered.
【0005】従来のSiCを用いたJBSダイオードで
は、SiC基板上に直接ニッケル(Ni)等のショット
キー電極膜を形成し、SiとNiとをシリサイド反応さ
せて、ニッケル・シリサイド膜(Ni2 Si)から成
るショットキー電極を形成していた(例えば、特許文献
1参照。)。In the conventional JBS diode using SiC, a Schottky electrode film of nickel (Ni) or the like is directly formed on a SiC substrate, and Si and Ni are subjected to a silicide reaction to form a nickel silicide film (Ni 2 Si). ) Was formed (see, for example, Patent Document 1).
【0006】[0006]
【特許文献1】特開2000−236099号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236099
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際のJBS
ダイオードでは、ショットキー電極材料として仕事関数
の小さな如何なる金属、例えば、Ti(チタン)を単純
に用いたとしても、コンタクト形成前のSiC表面が、
洗浄、酸化工程などの度重なるプロセスに晒されて表面
欠陥が増加すると共に、SiC表面の平坦性も著しく低
下する。結果としてショットキーバリアハイトを実質的
に0.7eV以下にすることは非常に困難であった。However, the actual JBS
In the diode, even if any metal having a small work function such as Ti (titanium) is simply used as the Schottky electrode material, the SiC surface before contact formation is
The surface defects increase due to exposure to repeated processes such as cleaning and oxidation steps, and the flatness of the SiC surface also remarkably decreases. As a result, it was extremely difficult to make the Schottky barrier height substantially 0.7 eV or less.
【0008】また、特許文献1に記載されたJBSダイ
オードでは、Ni2 SiとSiCとのショットキー接
続界面における組成変化が緩慢となる。即ち、Ni2
SiとSiCとの界面にNiの炭化物の層が形成されて
界面準位の密度が増加する。この界面準位の増加に伴っ
て、界面近傍のSiCのフェルミ準位は伝導帯下端から
深い位置にピニングされる。結果として、バリアハイト
が上昇し、JBSダイオードの順方向のオン電圧が増加
してしまう。Further, in the JBS diode described in Patent Document 1, the composition change at the Schottky connection interface between Ni 2 Si and SiC becomes slow. That is, Ni 2
A Ni carbide layer is formed at the interface between Si and SiC to increase the density of interface states. With the increase of the interface level, the Fermi level of SiC near the interface is pinned deep from the lower end of the conduction band. As a result, the barrier height rises and the forward ON voltage of the JBS diode increases.
【0009】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、耐圧、
漏れ電流等の逆方向特性を損なうことなく、順方向のオ
ン電圧を効果的に引き下げることができる半導体装置及
びその製造方法を提供することである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can effectively reduce the on-voltage in the forward direction without impairing the reverse characteristics such as leakage current, and a manufacturing method thereof.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、第1導電型高抵抗の炭化珪
素基板と、炭化珪素基板の上部に形成された第2導電型
領域と、炭化珪素基板の上部において第2導電型領域の
外側に形成された第2導電型の接合終端領域と、炭化珪
素基板の上部において接合終端領域の外側に形成された
第1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、第2導電型領域
及び接合終端領域に接続され、且つ接合終端領域の内側
に表出した炭化珪素基板の上面にショットキー接続され
たアノード電極と、空乏層制限領域にオーミック接続さ
れた空乏層制限電極と、炭化珪素基板の下面にオーミッ
ク接続されたカソード電極とを有する半導体装置である
ことである。アノード電極は、少なくともショットキー
接続界面に配置された高融点金属のシリサイド膜を有す
る。In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is to provide a silicon carbide substrate having a first conductivity type and high resistance, and a second conductivity type formed on the silicon carbide substrate. Region, a second conductivity type junction termination region formed outside the second conductivity type region on the silicon carbide substrate, and a first conductivity type low termination region formed outside the junction termination region on the silicon carbide substrate. A depletion layer limiting region of resistance, an anode electrode connected to the second conductivity type region and the junction terminating region and Schottky connected to the upper surface of the silicon carbide substrate exposed inside the junction terminating region, and a depletion layer limiting region That is, the semiconductor device has a depletion layer limiting electrode ohmic-connected to and a cathode electrode ohmic-connected to the lower surface of the silicon carbide substrate. The anode electrode has a refractory metal silicide film disposed at least at the Schottky connection interface.
【0011】本発明の第2の特徴は、(1)第1導電型
高抵抗の炭化珪素基板を用意する工程と、(2)炭化珪
素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を拡散させ
て、第2導電型領域を形成する工程と、(3)炭化珪素
基板の上部に選択的に第2導電型不純物を拡散させて、
第2電極領域の外側に接合終端領域を形成する工程と、
(4)炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物
を高濃度に拡散させて、接合終端領域の外側に空乏層制
限領域を形成する工程と、(5)第2導電型領域、接合
終端領域、及び接合終端領域の内側に表出した炭化珪素
基板の上面に、シリコン膜を形成する工程と、(6)シ
リコン膜の上に、高融点金属膜を化学量論的組成比が
1:2(=高融点金属:シリコン)となるように形成す
る工程と、(7)所定の熱処理を施して、シリコン膜と
高融点金属膜とのシリサイド反応から、アノード電極と
なるシリサイド膜を生成する工程と、(8)空乏層制限
領域にオーミック接続する空乏層制限電極を形成する工
程と、(9)炭化珪素基板の下面にオーミック接続する
カソード電極を形成する工程とを有する半導体装置の製
造方法であることである。A second feature of the present invention is (1) a step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and high resistance, and (2) a second conductivity type impurity being selectively diffused on the silicon carbide substrate. A step of forming the second conductivity type region, and (3) selectively diffusing the second conductivity type impurity in the upper portion of the silicon carbide substrate,
Forming a junction termination region outside the second electrode region;
(4) a step of selectively diffusing a first conductivity type impurity at a high concentration over the silicon carbide substrate to form a depletion layer restriction region outside the junction termination region; and (5) a second conductivity type region, A step of forming a silicon film on the upper surface of the junction termination region and on the upper surface of the silicon carbide substrate exposed inside the junction termination region; and (6) on the silicon film, a refractory metal film having a stoichiometric composition ratio is formed. 1: 2 (= high melting point metal: silicon), and (7) predetermined heat treatment is performed to form a silicide film serving as an anode electrode from the silicide reaction between the silicon film and the high melting point metal film. A semiconductor device having a step of forming, a step (8) of forming a depletion layer limiting electrode that makes ohmic contact with a depletion layer limiting region, and a step of (9) forming a cathode electrode that makes ohmic connection to the lower surface of a silicon carbide substrate. By being a manufacturing method That.
【0012】本発明の第2の特徴によれば、炭化珪素基
板上にシリコン膜及び高融点金属膜を化学量論的組成比
が1:2(=高融点金属:シリコン)となるように被着
後、所定の熱処理を施してシリサイド膜を形成すること
により、シリサイド膜は、シリコン膜と高融点金属との
シリサイド反応のみから生成され、炭化珪素基板内のシ
リコン原子を消費することがない。これにより、ショッ
トキー接続においてバリアハイトを低く抑えることがで
きる。また、オーミック接続においては接触抵抗を低く
抑えることができる。According to the second feature of the present invention, the silicon film and the refractory metal film are coated on the silicon carbide substrate so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= refractory metal: silicon). By forming the silicide film by performing a predetermined heat treatment after the deposition, the silicide film is generated only by the silicide reaction between the silicon film and the refractory metal, and does not consume silicon atoms in the silicon carbide substrate. As a result, the barrier height can be kept low in the Schottky connection. Further, the contact resistance can be suppressed low in the ohmic connection.
【0013】本発明の第3の特徴は、第1導電型高抵抗
の炭化珪素基板と、炭化珪素基板の上部に埋め込まれ、
炭化珪素基板の上面にショットキー接続された第1アノ
ード電極と、炭化珪素基板の上部において第1アノード
電極の外側に形成された第2導電型の接合終端領域と、
接合終端領域に接続された接合終端電極と、接合終端領
域の内側に表出した炭化珪素基板の上面にショットキー
接続され、且つ第1アノード電極及び接合終端電極に接
続された第2アノード電極と、炭化珪素基板の上部にお
いて接合終端領域の外側に形成された第1導電型低抵抗
の空乏層制限領域と、空乏層制限領域にオーミック接続
された空乏層制限電極と、炭化珪素基板の下面にオーミ
ック接続されたカソード電極とを有する半導体装置であ
ることである。第2アノードは、少なくともショットキ
ー接続界面に配置された高融点金属のシリサイド膜を有
する。また、第1アノード電極とのショットキー接続界
面における炭化珪素基板のバリアハイトは、第2アノー
ド電極とのショットキー接続界面における炭化珪素基板
のバリアハイトよりも高い。A third feature of the present invention is that the first conductivity type high resistance silicon carbide substrate is embedded in the upper portion of the silicon carbide substrate,
A first anode electrode Schottky connected to the upper surface of the silicon carbide substrate, and a second conductivity type junction termination region formed outside the first anode electrode in the upper portion of the silicon carbide substrate,
A junction terminating electrode connected to the junction terminating region, and a second anode electrode Schottky connected to the upper surface of the silicon carbide substrate exposed inside the junction terminating region and connected to the first anode electrode and the junction terminating electrode. , A first conductivity type low resistance depletion layer limiting region formed outside the junction termination region in the upper portion of the silicon carbide substrate, a depletion layer limiting electrode ohmic-connected to the depletion layer limiting region, and a lower surface of the silicon carbide substrate. That is, the semiconductor device has a cathode electrode that is ohmic-connected. The second anode has a refractory metal silicide film arranged at least at the Schottky connection interface. Further, the barrier height of the silicon carbide substrate at the Schottky connection interface with the first anode electrode is higher than the barrier height of the silicon carbide substrate at the Schottky connection interface with the second anode electrode.
【0014】本発明の第4の特徴は、(1)第1導電型
高抵抗の炭化珪素基板を用意する工程と、(2)炭化珪
素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を拡散させ
て、接合終端領域を形成する工程と、(3)炭化珪素基
板の上部に選択的に第1導電型不純物を高濃度に拡散さ
せて、接合終端領域の外側に空乏層制限領域を形成する
工程と、(4)接合終端領域の内側に表出した炭化珪素
基板の上面に、シリコン膜を選択的に形成する工程と、
(5)シリコン膜、接合終端領域、及び接合終端領域の
内側に表出した炭化珪素基板の上面に、高融点金属膜を
化学量論的組成比が1:2(=高融点金属:シリコン)
となるように形成する工程と、(6−1)所定の熱処理
を施して、炭化珪素基板及び接合終端領域と高融点金属
膜とのシリサイド反応から第1アノード電極及び接合終
端電極となる第1のシリサイド膜を生成すると同時に、
(6−2)シリコン膜と高融点金属膜とのシリサイド反
応から第2アノード電極となる第2のシリサイド膜を生
成する工程と、(7)空乏層制限領域にオーミック接続
する空乏層制限電極を形成する工程と、(8)炭化珪素
基板の下面にオーミック接続するカソード電極を形成す
る工程とを有する半導体装置の製造方法であることであ
る。A fourth feature of the present invention is: (1) a step of preparing a silicon carbide substrate of the first conductivity type and high resistance; and (2) a diffusion of the second conductivity type impurity selectively onto the silicon carbide substrate. Then, the step of forming the junction termination region, and (3) the first conductivity type impurity is selectively diffused into the upper portion of the silicon carbide substrate at a high concentration to form the depletion layer limiting region outside the junction termination region. And (4) a step of selectively forming a silicon film on the upper surface of the silicon carbide substrate exposed inside the junction termination region,
(5) The refractory metal film has a stoichiometric composition ratio of 1: 2 (= refractory metal: silicon) on the upper surface of the silicon film, the junction termination region, and the silicon carbide substrate exposed inside the junction termination region.
And (6-1) performing a predetermined heat treatment to form a first anode electrode and a junction termination electrode by a silicide reaction between the silicon carbide substrate and the junction termination region and the refractory metal film. At the same time as forming the silicide film of
(6-2) A step of forming a second silicide film to be the second anode electrode from a silicidation reaction between the silicon film and the refractory metal film, and (7) a depletion layer limiting electrode which is ohmic-connected to the depletion layer limiting region. It is a method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming and a step (8) of forming a cathode electrode in ohmic contact with the lower surface of the silicon carbide substrate.
【0015】本発明の第4の特徴によれば、炭化珪素基
板上にシリコン膜及び高融点金属膜を化学量論的組成比
が1:2(=高融点金属:シリコン)となるように被着
後、所定の熱処理を施して第2のシリサイド膜を形成す
ることにより、第2のシリサイド膜は、シリコン膜と高
融点金属とのシリサイド反応のみから生成され、炭化珪
素基板内のシリコン原子を消費することがない。これに
より、ショットキー接続においてバリアハイトを低く抑
えることができる。また、オーミック接続においては接
触抵抗を低く抑えることができる。一方、第1のシリサ
イド膜は、炭化珪素基板上に直接高融点金属膜を形成
し、炭化珪素基板中のシリコンと高融点金属とのシリサ
イド反応から生成される。このため、ショットキー接続
界面における組成変化が緩慢となり、バリアハイトが上
昇する。According to the fourth aspect of the present invention, a silicon film and a refractory metal film are coated on a silicon carbide substrate so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= refractory metal: silicon). After the deposition, a predetermined heat treatment is performed to form the second silicide film, so that the second silicide film is generated only by the silicidation reaction between the silicon film and the refractory metal, thereby removing the silicon atoms in the silicon carbide substrate. Never consume. As a result, the barrier height can be kept low in the Schottky connection. Further, the contact resistance can be suppressed low in the ohmic connection. On the other hand, the first silicide film is formed by forming a refractory metal film directly on the silicon carbide substrate and performing a silicidation reaction between silicon in the silicon carbide substrate and the refractory metal. Therefore, the composition change at the Schottky connection interface becomes slow, and the barrier height increases.
【0016】本発明の第5の特徴は、第1導電型高抵抗
の炭化珪素基板と、炭化珪素基板の上部に形成された第
1導電型低抵抗のソース領域と、炭化珪素基板の上部に
おいてソース領域の外側に形成された第2導電型のゲー
ト領域と、炭化珪素基板の上部においてゲート領域の外
側に形成された第2導電型の接合終端領域と、炭化珪素
基板の上部において接合終端領域の外側に形成された第
1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、ソース領域にオー
ミック接続されたソース電極と、ゲート領域にオーミッ
ク接続されたゲート電極と、空乏層制限領域にオーミッ
ク接続された空乏層制限電極と、炭化珪素基板の下面に
オーミック接続されたドレイン電極とを有する半導体装
置であることである。ソース電極及びゲート電極は、少
なくともオーミック接続界面に配置された高融点金属の
シリサイド膜をそれぞれ有する。A fifth feature of the present invention is that the first conductivity type high resistance silicon carbide substrate, the first conductivity type low resistance source region formed on the silicon carbide substrate, and the silicon carbide substrate upper part. A second conductivity type gate region formed outside the source region, a second conductivity type junction termination region formed outside the gate region on the silicon carbide substrate, and a junction termination region above the silicon carbide substrate. A first-conductivity-type low-resistance depletion layer confined region formed outside, a source electrode ohmic-connected to the source region, a gate electrode ohmic-connected to the gate region, and an ohmic-connection depleted layer-restricted region. This is a semiconductor device having a depletion layer limiting electrode and a drain electrode ohmic-connected to the lower surface of the silicon carbide substrate. The source electrode and the gate electrode each include a refractory metal silicide film disposed at least at the ohmic contact interface.
【0017】本発明の第6の特徴は、(1)第1導電型
高抵抗の炭化珪素基板を用意する工程と、(2)炭化珪
素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を高濃度に拡
散させて、ソース領域を形成する工程と、(3)炭化珪
素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を拡散させ
て、ソース領域の外側にゲート領域を形成する工程と、
(4)炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物
を拡散させて、ゲート領域の外側に接合終端領域を形成
する工程と、(5)炭化珪素基板の上部に選択的に第1
導電型不純物を高濃度に拡散させて、接合終端領域の外
側に空乏層制限領域を形成する工程と、(6)ソース領
域及びゲート領域の上にシリコン膜を形成する工程と、
(7)シリコン膜の上に高融点金属膜を、化学量論的組
成比が1:2(=高融点金属:シリコン)となるように
形成する工程と、(8)所定の熱処理を施して、シリコ
ン膜と高融点金属膜とのシリサイド反応から、ソース電
極及びゲート電極となるシリサイド膜を生成する工程
と、(9)空乏層制限領域にオーミック接続する空乏層
制限電極を形成する工程と、(10)炭化珪素基板の下
面にオーミック接続するドレイン電極を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法であることである。A sixth feature of the present invention is (1) a step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and high resistance, and (2) a step of selectively increasing a first conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate. A step of diffusing to a concentration to form a source region, and (3) a step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a gate region outside the source region,
(4) A step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in the upper portion of the silicon carbide substrate to form a junction termination region outside the gate region, and (5) first selectively in the upper portion of the silicon carbide substrate.
A step of diffusing a conductivity type impurity in a high concentration to form a depletion layer limiting region outside the junction termination region; and (6) a step of forming a silicon film on the source region and the gate region.
(7) A step of forming a refractory metal film on the silicon film so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= refractory metal: silicon), and (8) performing a predetermined heat treatment. A step of forming a silicide film to be a source electrode and a gate electrode from a silicide reaction between a silicon film and a refractory metal film, and (9) a step of forming a depletion layer limiting electrode ohmic-connected to the depletion layer limiting region, (10) A method of manufacturing a semiconductor device, including the step of forming a drain electrode that makes ohmic contact with the lower surface of the silicon carbide substrate.
【0018】本発明の第6の特徴によれば、ソース領域
とソース電極とのオーミック接続界面、及びゲート領域
とゲート電極とのオーミック接続界面における組成変化
が急峻となり、この界面構造を反映してバリアハイトを
低く抑えることができる。According to the sixth feature of the present invention, the composition changes sharply at the ohmic contact interface between the source region and the source electrode and the ohmic contact interface between the gate region and the gate electrode, and this interface structure is reflected. The barrier height can be kept low.
【0019】本発明の第7の特徴は、第1導電型高抵抗
の炭化珪素基板と、この炭化珪素基板の上部に形成され
た第1導電型低抵抗のソース領域と、炭化珪素基板の上
部においてソース領域の外側に形成された炭化珪素基板
の凹部と、この凹部の底面に形成された第2導電型のゲ
ート領域と、炭化珪素基板の上部においてゲート領域の
外側に形成された第2導電型の接合終端領域と、炭化珪
素基板の上部において接合終端領域の外側に形成された
第1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、ソース領域にオ
ーミック接続されたソース電極と、ゲート領域にオーミ
ック接続されたゲート電極と、空乏層制限領域にオーミ
ック接続された空乏層制限電極と、炭化珪素基板の下面
にオーミック接続されたドレイン電極とを有する半導体
装置であることである。ソース電極及びゲート電極は、
少なくともオーミック接続界面に配置された高融点金属
のシリサイド膜をそれぞれ有する。シリサイド膜は、高
融点金属をMとした場合、MSi2 構造から成るダイ
シリサイド膜である。A seventh characteristic of the present invention is that the first conductivity type high resistance silicon carbide substrate, the first conductivity type low resistance source region formed on the silicon carbide substrate, and the silicon carbide substrate upper part. In the silicon carbide substrate at the outer side of the source region, the gate region of the second conductivity type formed at the bottom of the recess, and the second conductive region at the upper part of the silicon carbide substrate outside the gate region. Type junction termination region, a first conductivity type low resistance depletion layer limiting region formed outside the junction termination region in the upper portion of the silicon carbide substrate, a source electrode ohmic-connected to the source region, and an ohmic contact to the gate region. A semiconductor device having a connected gate electrode, a depletion layer limiting electrode ohmic-connected to the depletion layer limiting region, and a drain electrode ohmic-connected to the lower surface of the silicon carbide substrate. That. The source electrode and the gate electrode are
Each has a refractory metal silicide film disposed at least at the ohmic contact interface. When the refractory metal is M, the silicide film is a disilicide film having an MSi 2 structure.
【0020】本発明の第8の特徴は、(1) 第1導電
型高抵抗の炭化珪素基板を用意する工程と、(2)炭化
珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を高濃度に
拡散させて、ソース領域を形成する工程と、(3)炭化
珪素基板の上部を選択的に除去して、ソース領域の外側
に凹部を形成する工程と、(4)凹部の底面から選択的
に第2導電型不純物を拡散させてゲート領域を形成する
工程と、(5)炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電
型不純物を拡散させて、ゲート領域の外側に接合終端領
域を形成する工程と、(6)炭化珪素基板の上部に選択
的に第1導電型不純物を高濃度に拡散させて、接合終端
領域の外側に空乏層制限領域を形成する工程と、(7)
表出しているソース領域及びゲート領域の上に選択的に
シリコン膜を形成する工程と、(8)シリコン膜の上に
高融点金属膜を、化学量論的組成比が1:2(=高融点
金属:シリコン)となるように形成する工程と、(9)
所定の熱処理を施して、シリコン膜と高融点金属膜との
シリサイド反応から、ソース電極及びゲート電極となる
シリサイド膜を生成する工程と、(10)空乏層制限領
域にオーミック接続する空乏層制限電極を形成する工程
と、(11)炭化珪素基板の下面にオーミック接続する
ドレイン電極を形成する工程とを有する半導体装置の製
造方法であることである。An eighth feature of the present invention is: (1) a step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and high resistance; and (2) a step of selectively adding a first conductivity type impurity to the upper portion of the silicon carbide substrate. A step of diffusing to a concentration to form a source region, (3) a step of selectively removing the upper portion of the silicon carbide substrate to form a recess outside the source region, and (4) a selection from the bottom of the recess. A step of selectively diffusing the second conductivity type impurity to form a gate region, and (5) selectively diffusing the second conductivity type impurity above the silicon carbide substrate to form a junction termination region outside the gate region. And (6) a step of (6) selectively diffusing the first-conductivity-type impurity into a high concentration on the silicon carbide substrate to form a depletion layer limiting region outside the junction termination region, and (7)
A step of selectively forming a silicon film on the exposed source region and gate region, and (8) forming a refractory metal film on the silicon film, with a stoichiometric composition ratio of 1: 2 (= high (Melting point metal: silicon), and (9)
A step of performing a predetermined heat treatment to generate a silicide film to be a source electrode and a gate electrode from a silicidation reaction between a silicon film and a refractory metal film; and (10) a depletion layer limiting electrode ohmic-connected to a depletion layer limiting region. And a step (11) of forming a drain electrode for ohmic connection on the lower surface of the silicon carbide substrate.
【0021】第8の特徴によれば、シリコン膜と高融点
金属膜とのシリサイド反応において、炭化珪素基板内の
シリコン原子を消費することはない。このため、ソース
領域及びゲート領域のオーミック接続界面における組成
変化が急峻となり、この界面構造を反映してバリアハイ
トを低く抑えることができる。また、表出しているソー
ス領域及びゲート領域の上に選択的にシリコン膜を形成
してから、高融点金属とシリサイド反応させることによ
り、シリサイド膜を自己整合的に形成することができ
る。According to the eighth feature, silicon atoms in the silicon carbide substrate are not consumed in the silicidation reaction between the silicon film and the refractory metal film. Therefore, the composition change at the ohmic contact interface between the source region and the gate region becomes sharp, and the barrier height can be suppressed to a low level by reflecting this interface structure. Further, a silicide film can be formed in a self-aligned manner by selectively forming a silicon film on the exposed source region and gate region and then causing a silicide reaction with a refractory metal.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは
類似部分には同一あるいは類似な符号を付している。た
だし、図面は模式的なものであり、層の厚みと幅との関
係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なること
に留意すべきである。また、図面の相互間においても互
いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていること
はもちろんである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and width of layers, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones. Further, it is needless to say that the drawings include parts in which dimensional relationships and ratios are different from each other.
【0023】(第1の実施の形態)
<JBSダイオードの構成及び動作>第1の実施の形態
に係る半導体装置は、通常の第1導電型ショットキーダ
イオードにおいて、ショットキー電極(アノード電極)
の下の第1導電型半導体領域に複数の第2導電型の不純
物領域が形成されたJBSダイオードである。(First Embodiment) <Structure and Operation of JBS Diode> The semiconductor device according to the first embodiment is a typical first-conductivity-type Schottky diode in which a Schottky electrode (anode electrode) is used.
Is a JBS diode in which a plurality of second conductivity type impurity regions are formed in the first conductivity type semiconductor region below.
【0024】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
JBSダイオードの構成を示す断面図である。図1に示
すように、JBSダイオードは、第1導電型(n型)高
抵抗の炭化珪素基板(SiC基板)14と、SiC基板
14の上部に形成された第2導電型領域(p型低抵抗領
域)3と、SiC基板14の上部においてp型低抵抗領
域3の外側に形成された第2導電型の接合終端領域(ガ
ードリング)8と、SiC基板14の上部においてガー
ドリング8の外側に形成された第1導電型低抵抗の空乏
層制限領域4と、p型低抵抗領域3及びガードリング8
に接続され、且つガードリング8の内側に表出したSi
C基板14の上面にショットキー接続されたアノード電
極7aと、空乏層制限領域4にオーミック接続された空
乏層制限電極7bと、SiC基板14の下面にオーミッ
ク接続されたカソード電極5とを少なくとも有する。な
お、本発明の総ての実施の形態においては、第1導電型
/第2導電型がn型/p型である場合について説明す
る。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a JBS diode according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the JBS diode includes a first conductivity type (n type) high resistance silicon carbide substrate (SiC substrate) 14 and a second conductivity type region (p type low resistance) formed on the SiC substrate 14. Resistance region 3), a second conductivity type junction termination region (guard ring) 8 formed outside the p-type low resistance region 3 on the SiC substrate 14, and outside the guard ring 8 on the SiC substrate 14. The first conductivity type low resistance depletion layer limiting region 4, the p type low resistance region 3 and the guard ring 8
Connected to the inside and exposed inside the guard ring 8
It has at least an anode electrode 7a Schottky connected to the upper surface of the C substrate 14, a depletion layer limiting electrode 7b ohmic connected to the depletion layer limiting region 4, and a cathode electrode 5 ohmic connected to the lower surface of the SiC substrate 14. . In all the embodiments of the present invention, the case where the first conductivity type / second conductivity type is n-type / p-type will be described.
【0025】SiC基板14は、窒素(N)或いは燐
(P)等のn型不純物が高濃度に添加されたSiCから
成る低抵抗基板1と、低抵抗基板1の上に配置された低
抵抗基板1に比してn型不純物濃度の低いn型高抵抗層
2とから構成されている。p型低抵抗領域3、ガードリ
ング8、及び空乏層制限領域4は、SiC基板14の内
のn型高抵抗層2の上部にそれぞれ配置され、SiC基
板14の上面にそれぞれ表出している。また、カソード
電極5は低抵抗基板1を介してSiC基板14の下面に
オーミック接続されている。n型高抵抗層2にカソード
電極5をオーミック接続させる他の手段があれば、低抵
抗基板1は不要となり、SiC基板14をn型高抵抗層
2だけで構成しても構わない。The SiC substrate 14 is a low resistance substrate 1 made of SiC to which an n-type impurity such as nitrogen (N) or phosphorus (P) is added at a high concentration, and a low resistance substrate disposed on the low resistance substrate 1. The n-type high resistance layer 2 has a lower n-type impurity concentration than the substrate 1. The p-type low resistance region 3, the guard ring 8 and the depletion layer restriction region 4 are respectively arranged on the n-type high resistance layer 2 of the SiC substrate 14 and exposed on the upper surface of the SiC substrate 14. The cathode electrode 5 is ohmic-connected to the lower surface of the SiC substrate 14 via the low resistance substrate 1. If there is another means for ohmic-connecting the cathode electrode 5 to the n-type high resistance layer 2, the low resistance substrate 1 becomes unnecessary, and the SiC substrate 14 may be composed of only the n type high resistance layer 2.
【0026】p型低抵抗領域3は、約2μmの間隔をお
いて1つ又は2以上配置されている。p型低抵抗領域3
自体の幅は約2μmである。また、p型低抵抗領域3
は、ボロン(B)等のp型不純物が高濃度に添加された
領域であり、JBSダイオードの特徴を為す部分であ
る。One or more p-type low resistance regions 3 are arranged at intervals of about 2 μm. p-type low resistance region 3
The width of itself is about 2 μm. In addition, the p-type low resistance region 3
Is a region in which a p-type impurity such as boron (B) is added at a high concentration, and is a feature of the JBS diode.
【0027】ガードリング8は、デバイスの高耐圧化を
図る為の接合終端構造を為す部分である。ガードリング
8は、p型低抵抗領域3の外側にp型低抵抗領域3から
約2μmの間隔をおいて配置され、p型低抵抗領域3と
同様に、p型不純物が高濃度に添加された領域である。The guard ring 8 is a portion that forms a junction termination structure for increasing the breakdown voltage of the device. The guard ring 8 is arranged outside the p-type low resistance region 3 at a distance of about 2 μm from the p-type low resistance region 3, and like the p-type low resistance region 3, a p-type impurity is added at a high concentration. Area.
【0028】空乏層制限領域4は、後述するショットキ
ー接続界面から横方向に伸びる空乏層を制限する為に用
いられる領域である。空乏層制限領域4は、ガードリン
グ8の外側にガードリング8から所定の間隔をおいて配
置され、N或いはPなどのn型不純物が高濃度に添加さ
れた領域である。The depletion layer limiting region 4 is a region used to limit the depletion layer extending laterally from the Schottky connection interface described later. The depletion layer restriction region 4 is a region which is arranged outside the guard ring 8 at a predetermined distance from the guard ring 8 and in which an n-type impurity such as N or P is added at a high concentration.
【0029】アノード電極7aは高融点金属のシリサイ
ド膜から成る。第1の実施の形態では、高融点金属とし
てNi(ニッケル)を使用した場合であって、シリサイ
ド膜が金属元素をMとした場合、MSi2 構造を主構
成要素として形成されたダイシリサイド膜である場合に
ついて説明する。また、アノード電極7aは、p型低抵
抗領域3及びガードリング8にオーミック接続されてい
るが、ガードリング8の内側に表出した高抵抗層2には
ショットキー接続されている。高抵抗層2とアノード電
極7aとのショットキー接続によって、JBSダイオー
ドのショットキー機能が実現されている。ここで、「ガ
ードリング8の内側に表出した高抵抗層2」には、p型
低抵抗領域3とガードリング8の間に表出した部分と、
p型低抵抗領域3同士の間に表出した部分とが含まれ
る。なお、アノード電極7aは、p型低抵抗領域3及び
ガードリング8にショットキー接続されていても構わな
い。The anode electrode 7a is made of a refractory metal silicide film. In the first embodiment, when Ni (nickel) is used as the refractory metal, and when the silicide film is M, the disilicide film formed with the MSi 2 structure as the main constituent element is used. A case will be described. Further, the anode electrode 7 a is ohmic-connected to the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8, but is Schottky connected to the high resistance layer 2 exposed inside the guard ring 8. The Schottky function of the JBS diode is realized by the Schottky connection between the high resistance layer 2 and the anode electrode 7a. Here, in the “high resistance layer 2 exposed inside the guard ring 8”, a portion exposed between the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8
A portion exposed between the p-type low resistance regions 3 is included. The anode electrode 7a may be Schottky connected to the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8.
【0030】空乏層制限電極7bは、高融点金属のシリ
サイド膜から成り、アノード電極7aと同一の膜構造を
有する。即ち、空乏層制限電極7bは、NiSi2 構
造から成るダイシリサイド膜である。空乏層制限電極7
bが空乏層制限領域4にオーミック接続されることによ
り、空乏層制限領域4内の電位がより均一に保たれ、空
乏層制限領域4が有する空乏層制限機能が更に向上す
る。アノード電極7aと空乏層制限電極7bの間には、
絶縁膜(SiO2 膜)6が形成されている。The depletion layer limiting electrode 7b is made of a refractory metal silicide film and has the same film structure as the anode electrode 7a. That is, the depletion layer limiting electrode 7b is a disilicide film having a NiSi 2 structure. Depletion layer limiting electrode 7
By ohmic-connecting b to the depletion layer limiting region 4, the potential in the depletion layer limiting region 4 is kept more uniform, and the depletion layer limiting function of the depletion layer limiting region 4 is further improved. Between the anode electrode 7a and the depletion layer limiting electrode 7b,
An insulating film (SiO 2 film) 6 is formed.
【0031】図2は、図1に示したJBSダイオードの
平面形状を示す上面図である。図2においては、SiC
基板14上部の各半導体領域(3、4、8)の平面形状
を示す為に、SiC基板14の上に配置された各電極
(7a、7b)及び絶縁膜6を図示していない。また、
図1に示した断面図は、図2に示すA−A’切断面に沿
った断面図である。図2に示すように、SiC基板14
上部に配置された各半導体領域(3、4、8)は、同心
の方形状をそれぞれ有する。中央部分に1つ目のp型低
抵抗領域3が配置され、これを取り囲むように2つ目の
リング状のp型低抵抗領域3が配置されている。リング
状のp型低抵抗領域3の周りを取り囲むように、リング
状のガードリング8が配置され、更にその外側にリング
状の空乏層制限領域4が配置されている。なお、図示は
省略したが、各半導体領域(3、4、8)の間には高抵
抗層2が表出している。ここでは、各半導体領域(3、
4、8)は、方形状である場合を示したが、これに限定
されることなく、円状、楕円状、菱形状等の他の形状で
あっても構わない。例えば、図11に示すように、各半
導体領域(3、4、8)は、ストライプ状の平面形状を
有していても構わない。FIG. 2 is a top view showing the planar shape of the JBS diode shown in FIG. In FIG. 2, SiC
In order to show the planar shape of each semiconductor region (3, 4, 8) on the substrate 14, the electrodes (7a, 7b) and the insulating film 6 arranged on the SiC substrate 14 are not shown. Also,
The cross-sectional view shown in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG. As shown in FIG. 2, the SiC substrate 14
Each of the semiconductor regions (3, 4, 8) arranged on the upper portion has a concentric rectangular shape. The first p-type low resistance region 3 is arranged in the central portion, and the second ring-shaped p-type low resistance region 3 is arranged so as to surround the first p-type low resistance region 3. A ring-shaped guard ring 8 is arranged so as to surround the ring-shaped p-type low resistance region 3, and a ring-shaped depletion layer limiting region 4 is further arranged outside thereof. Although not shown, the high resistance layer 2 is exposed between the semiconductor regions (3, 4, 8). Here, each semiconductor region (3,
4 and 8) show the case of a rectangular shape, but the shape is not limited to this, and other shapes such as a circular shape, an elliptical shape, and a rhombic shape may be used. For example, as shown in FIG. 11, each semiconductor region (3, 4, 8) may have a striped planar shape.
【0032】図1及び図2に示したJBSダイオードの
動作を説明する。まず、カソード電極5とアノード電極
7a間に順方向電圧を印加した場合、即ち、アノード電
極7aに対して負の電圧をカソード電極5に印加した場
合の動作について説明する。順方向電圧はn型高抵抗層
2とアノード電極7aの間のショットキー界面に印加さ
れ、n型高抵抗層2の内蔵電位(ビルトインポテンシャ
ル)が緩和される。これにより、n型高抵抗層2内の多
数キャリア(電子)は、ポテンシャル障壁を乗り越えて
アノード電極7aに流れ込み、JBSダイオードに順方
向の電流が流れる。またこの時、p型低抵抗領域3とn
型高抵抗層2間のpn接合にも順方向電圧が印加され、
pn接合に流れる電流もJBSダイオードの順方向電流
に寄与する。The operation of the JBS diode shown in FIGS. 1 and 2 will be described. First, the operation when a forward voltage is applied between the cathode electrode 5 and the anode electrode 7a, that is, when a negative voltage with respect to the anode electrode 7a is applied to the cathode electrode 5 will be described. The forward voltage is applied to the Schottky interface between the n-type high resistance layer 2 and the anode electrode 7a, and the built-in potential of the n-type high resistance layer 2 is relaxed. As a result, majority carriers (electrons) in the n-type high resistance layer 2 get over the potential barrier and flow into the anode electrode 7a, and a forward current flows through the JBS diode. At this time, the p-type low resistance region 3 and n
A forward voltage is also applied to the pn junction between the high resistance layers 2 of the mold,
The current flowing through the pn junction also contributes to the forward current of the JBS diode.
【0033】一方、カソード電極5とアノード電極7a
間に逆方向電圧を印加した場合、逆方向電圧はショット
キー界面に印加されると同時に、p型低抵抗領域3とn
型高抵抗層2間のpn接合にも逆方向電圧が印加され
る。これにより、不純物濃度の比較的低いn型高抵抗層
2内へ主に空乏層が伸び、p型低抵抗領域3及びガード
リング8の間に挟まれたn型高抵抗層2がピンチオフす
る。ピンチオフが形成されることにより、ショットキー
界面に加わる電界が緩和され、ショットキー界面におけ
る逆方向のリーク電流を低減することができる。On the other hand, the cathode electrode 5 and the anode electrode 7a
When a reverse voltage is applied between the p-type low resistance region 3 and the n-type low resistance region 3
A reverse voltage is also applied to the pn junction between the mold high resistance layers 2. As a result, the depletion layer mainly extends into the n-type high resistance layer 2 having a relatively low impurity concentration, and the n-type high resistance layer 2 sandwiched between the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8 is pinched off. By forming the pinch-off, the electric field applied to the Schottky interface is relaxed, and the reverse leak current at the Schottky interface can be reduced.
【0034】<JBSダイオードの製造方法>次に、図
1及び図2に示したJBSダイオードの製造方法を図3
及び図4を参照して説明する。図3及び図4の各分図
は、JBSダイオードの製造する上での主要な製造工程
を示す工程断面図である。<Method for Manufacturing JBS Diode> Next, a method for manufacturing the JBS diode shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.
And FIG. 4 will be described. 3 and 4 are process cross-sectional views showing main manufacturing steps in manufacturing a JBS diode.
【0035】(イ)まず最初に、図3(a)に示すよう
に、n型高抵抗のSiC基板14を用意する。具体的に
は、n型不純物濃度1×1019 cm−3 、厚さ30
0μmのSiCからなる低抵抗基板1の上に、エピタキ
シャル法により不純物濃度5×1015 cm−3 、厚
さ10μmのn型高抵抗層2を形成する。ここでは、n
型不純物として窒素(N)を用いるが、燐(P)等の他
のn型不純物を用いてもよい。或いはこれらを取り混ぜ
て用いても構わない。(A) First, as shown in FIG. 3A, an n-type high resistance SiC substrate 14 is prepared. Specifically, the n-type impurity concentration is 1 × 10 19 cm −3 and the thickness is 30.
An n-type high resistance layer 2 having an impurity concentration of 5 × 10 15 cm −3 and a thickness of 10 μm is formed on the low resistance substrate 1 made of 0 μm SiC by an epitaxial method. Where n
Nitrogen (N) is used as the type impurity, but other n-type impurities such as phosphorus (P) may be used. Alternatively, these may be mixed and used.
【0036】(ロ)次に、図3(b)に示すように、n
型高抵抗層2の上部に選択的にp型不純物を拡散させ
て、p型低抵抗領域3を形成すると同時に、p型低抵抗
領域3の外側にガードリング8を形成する。(B) Next, as shown in FIG.
A p-type impurity is selectively diffused on the upper part of the high-resistance layer 2 to form the p-type low resistance region 3, and at the same time, a guard ring 8 is formed outside the p-type low resistance region 3.
【0037】具体的には、まず、n型高抵抗層2の上面
に酸化膜又はメタルなどから成るマスク10を形成す
る。そして、イオン注入法を用いてボロン(B)等のp
型不純物イオンをマスク10を介してn型高抵抗層2の
上部に選択的に注入する。最後に、1600℃程度の熱
処理を加えて、注入イオンを活性化することで、p型低
抵抗領域3及びガードリング8が形成される。ここで、
Bイオンは、加速エネルギー10〜250keV、総ド
ーズ5×1014 cm−2 の多段注入により、n型高
抵抗層2表面から深さ0.5μm程度の領域に注入され
る。その結果、不純物濃度1×1019 cm−3 のp
型低抵抗領域3及びガードリング8が形成される。ま
た、活性加熱処理の条件を、p型低抵抗領域3の幅が約
2μmとなり、p型低抵抗領域3に挟まれる表面付近の
ショットキー接合の幅が約2μmとなるように調整す
る。Specifically, first, a mask 10 made of an oxide film or a metal is formed on the upper surface of the n-type high resistance layer 2. Then, by using the ion implantation method, the p of boron (B) etc.
Type impurity ions are selectively implanted into the upper portion of the n-type high resistance layer 2 through the mask 10. Finally, heat treatment at about 1600 ° C. is applied to activate the implanted ions, whereby the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8 are formed. here,
B ions are implanted in a region of a depth of about 0.5 μm from the surface of the n-type high resistance layer 2 by multi-stage implantation with an acceleration energy of 10 to 250 keV and a total dose of 5 × 10 14 cm −2 . As a result, p with an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3
The mold low resistance region 3 and the guard ring 8 are formed. The conditions of the active heat treatment are adjusted so that the width of the p-type low resistance region 3 becomes about 2 μm and the width of the Schottky junction near the surface sandwiched by the p-type low resistance region 3 becomes about 2 μm.
【0038】ただし、p型低抵抗領域3及びガードリン
グ8を必ずしも同時に形成する必要はなく、両者(3、
8)を異なる工程において形成しても構わない。即ち、
p型低抵抗領域3上に窓を有するマスク、及びガードリ
ング上に窓を有するマスクをそれぞれ用意してイオン注
入を行い、異なる活性加熱処理を施しても構わない。n
型高抵抗層2表面からの深さ、不純物濃度、活性化加熱
処理条件などを、p型低抵抗領域3とガードリング8と
で異ならせることができる。However, it is not always necessary to form the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8 at the same time, and both (3,
8) may be formed in different steps. That is,
A mask having a window on the p-type low resistance region 3 and a mask having a window on the guard ring may be prepared and ion implantation may be performed, and different activation heat treatments may be performed. n
The p-type low resistance region 3 and the guard ring 8 can have different depths from the surface of the high resistance layer 2 of the type, impurity concentrations, activation heat treatment conditions, and the like.
【0039】(ハ)次に、図3(c)に示すように、n
型高抵抗層2の上部に選択的にn型不純物を高濃度に拡
散させて、ガードリング8の外側に空乏層制限領域4を
形成する。具体的には、n型高抵抗層2の上面にマスク
11を形成し、マスク11を介してP(燐)等のn型不
純物イオンをn型高抵抗層2の上部に選択的に注入す
る。そして、1600℃程度の活性加熱処理により注入
イオンを活性化し、空乏層制限領域4が形成される。こ
こで、P(燐)イオンは、加速エネルギー10〜250
keV、総ドーズ5×1015 cm−2 の多段注入に
より、n型高抵抗層2表面から深さ0.3μm程度の領
域に注入される。その結果、不純物濃度1×1020
cm−3 の空乏層制限領域4が形成される。(C) Next, as shown in FIG.
An n-type impurity is selectively diffused into the upper portion of the high-resistance layer 2 at a high concentration to form a depletion layer limiting region 4 outside the guard ring 8. Specifically, a mask 11 is formed on the upper surface of the n-type high resistance layer 2, and n-type impurity ions such as P (phosphorus) are selectively implanted into the upper portion of the n-type high resistance layer 2 through the mask 11. . Then, the implanted ions are activated by the active heat treatment at about 1600 ° C., and the depletion layer restricted region 4 is formed. Here, the P (phosphorus) ion has an acceleration energy of 10 to 250.
It is implanted into a region having a depth of about 0.3 μm from the surface of the n-type high resistance layer 2 by multi-stage implantation with keV and total dose of 5 × 10 15 cm −2 . As a result, the impurity concentration is 1 × 10 20
A depletion layer confined region 4 of cm −3 is formed.
【0040】なおここでは、p型不純物イオンとn型不
純物イオンとを異なる活性加熱処理により活性化した
が、これに限定されることなく、同時に活性加熱処理を
行っても構わない。また、p型不純物イオンとしてボロ
ン(B)イオンを用い、n型不純物イオンとして燐
(P)を用いたが、これらに特定する必要はなくp型不
純物イオンとしてアルミニウム(Al)を、n型不純物
イオンとして窒素(N)をそれぞれ用いても構わない。
更に、p型低抵抗領域3、ガードリング8、及び空乏層
制限領域4を形成する順番は特に問わず、自由に入れ替
えても構わない。Here, the p-type impurity ions and the n-type impurity ions are activated by different active heat treatments, but the activation heat treatments are not limited to this and may be performed simultaneously. Further, although boron (B) ions were used as the p-type impurity ions and phosphorus (P) was used as the n-type impurity ions, it is not necessary to specify these, and aluminum (Al) is used as the p-type impurity ions and n-type impurity ions are used. Nitrogen (N) may be used as each ion.
Further, the order of forming the p-type low resistance region 3, the guard ring 8 and the depletion layer limiting region 4 is not particularly limited, and they may be freely replaced.
【0041】(ニ)次に、図4(a)に示すように、n
型低抵抗基板1の下面にオーミック接続するカソード電
極5を形成する。具体的には、n型低抵抗基板1の下面
にニッケル(Ni)膜を約1μmの厚さで成膜し、10
00℃程度のシンター処理を施すことにより、カソード
電極5が形成される。(D) Next, as shown in FIG.
A cathode electrode 5 is formed on the lower surface of the low resistance substrate 1 in ohmic contact. Specifically, a nickel (Ni) film having a thickness of about 1 μm is formed on the lower surface of the n-type low resistance substrate 1, and
The cathode electrode 5 is formed by performing a sintering process at about 00 ° C.
【0042】(ホ)次に、図4(b)に示すように、ガ
ードリング8と空乏層制限領域4の間に表出したn型高
抵抗層2の上面に、フォトリソグラフィ法及びRIE法
などを用いて、選択的に酸化膜(SiO2 膜)等の絶
縁膜6を形成する。なお、絶縁膜6は、少なくともn型
高抵抗層2の上面に形成されていればよく、n型高抵抗
層2の近辺のガードリング8或いは空乏層制限領域4の
上にも絶縁膜6の一部が形成されても構わない。(E) Next, as shown in FIG. 4B, the photolithography method and the RIE method are applied to the upper surface of the n-type high resistance layer 2 exposed between the guard ring 8 and the depletion layer limiting region 4. And the like are used to selectively form the insulating film 6 such as an oxide film (SiO 2 film). The insulating film 6 may be formed at least on the upper surface of the n-type high resistance layer 2, and the insulating film 6 may be formed on the guard ring 8 or the depletion layer restricted region 4 near the n-type high resistance layer 2. A part may be formed.
【0043】(へ)次に、図4(c)に示すように、p
型低抵抗領域3、ガードリング8、及びp型低抵抗領域
3とガードリング8の間及びp型低抵抗領域3同士の間
に表出したn型高抵抗層2の上面にシリコン膜(Si
膜)12を形成する。実際には、SiC基板14の上面
全体に、マスクを介することなく膜厚約330nmのS
i膜12を成膜する。従って、Si膜12は、空乏層制
限領域4及び絶縁膜6の上にも成膜される。Si膜12
の結晶状態は特に問わない。即ち、Si膜12は、非結
晶膜、多結晶膜、或いはその他の膜であっても構わな
い。非結晶膜、多結晶膜である場合、CVD法、スパッ
タ法などを用いることができる。(V) Next, as shown in FIG. 4 (c), p
On the upper surface of the n-type high resistance layer 2 exposed between the p-type low resistance region 3, the guard ring 8 and between the p-type low resistance region 3 and the guard ring 8 and between the p-type low resistance regions 3.
A film) 12 is formed. In practice, the S film having a film thickness of about 330 nm is formed on the entire upper surface of the SiC substrate 14 without using a mask.
The i film 12 is formed. Therefore, the Si film 12 is also formed on the depletion layer limiting region 4 and the insulating film 6. Si film 12
The crystal state of is not particularly limited. That is, the Si film 12 may be an amorphous film, a polycrystalline film, or another film. When the film is an amorphous film or a polycrystalline film, a CVD method, a sputtering method, or the like can be used.
【0044】(ト)次に、Si膜12の上に、高融点金
属膜(Ni膜)13を化学量論的組成比が1:2(=N
i:Si)となるように形成する。なお、「化学量論的
組成比が1:2となるように」とは、次に行われるSi
膜12とNi膜13とのシリサイド反応において、Ni
Si2 の組成を有するダイシリサイド膜を過不足なく
形成することを目的としている。ここでは、化学量論的
組成比が1:2となるように、膜厚330nmのSi膜
12に対して、膜厚110nmのNi膜13を成膜す
る。(G) Next, a refractory metal film (Ni film) 13 having a stoichiometric composition ratio of 1: 2 (= N) is formed on the Si film 12.
i: Si). It should be noted that "to make the stoichiometric composition ratio 1: 2" means that Si is performed next.
In the silicide reaction between the film 12 and the Ni film 13, Ni
The purpose is to form a disilicide film having a composition of Si 2 without excess or deficiency. Here, the Ni film 13 having a film thickness of 110 nm is formed on the Si film 12 having a film thickness of 330 nm so that the stoichiometric composition ratio becomes 1: 2.
【0045】(チ)次に、所定の熱処理を施して、Si
膜12とNi膜13とのシリサイド反応のみから、アノ
ード電極7aとなるダイシリサイド膜(NiSi2
膜)を生成する。また上記の熱処理により、アノード電
極7aと同時に、空乏層制限領域4にオーミック接続す
る空乏層制限電極7bとなるダイシリサイド膜(NiS
i2 膜)も形成される。なお、「所定の熱処理」は、
真空または不活性ガスの雰囲気の600乃至1100℃
の温度での加熱処理である。更に好ましくは、900℃
程度の熱処理によりシリサイド反応を生じさせることで
ある。ここで「不活性ガス」は、窒素ガス(N2 ガ
ス)或いはAr、He、Ne等の希ガスの少なくとも何
れか1つであり、複数のガスを混合させて使用してもよ
い。この工程で形成されるNiSi2 膜は、n型高抵
抗層2上に積層されたSi膜12とNi膜13のシリサ
イド反応のみから生成され、シリサイド反応の際にn型
高抵抗層2内のSi原子を消費することがない。(H) Next, a predetermined heat treatment is performed to form Si.
Only by the silicidation reaction between the film 12 and the Ni film 13, the disilicide film (NiSi 2
Membrane). Further, by the above heat treatment, at the same time as the anode electrode 7a, the disilicide film (NiS) which becomes the depletion layer limiting electrode 7b which makes ohmic contact with the depletion layer limiting region 4 is formed.
i 2 film) is also formed. The "predetermined heat treatment" is
600 to 1100 ℃ in vacuum or inert gas atmosphere
It is a heat treatment at the temperature of. More preferably 900 ° C
The reason is that a silicide reaction is caused by a heat treatment of a certain degree. Here, the “inert gas” is at least one of nitrogen gas (N 2 gas) or a rare gas such as Ar, He, and Ne, and a plurality of gases may be mixed and used. The NiSi 2 film formed in this step is generated only by the silicidation reaction of the Si film 12 and the Ni film 13 stacked on the n-type high resistance layer 2, and the NiSi 2 film in the n-type high resistance layer 2 is formed during the silicidation reaction. It does not consume Si atoms.
【0046】(リ)最後に、フォトリソグラフィ法及び
RIE法などを用いて、NiSi 2 膜(12、13)
のパターニングを行う。具体的には、まずアノード電極
7a及び空乏層制限領域4が形成される領域に選択的に
エッチングマスクを形成する。そして、このマスクを介
して絶縁膜6上のNiSi2 膜(12、13)をエッ
チング除去して、図1に示したアノード電極7a及び空
乏層制限領域4を形成する。以上の工程を経て、図1及
び図2に示したJBSダイオードが完成する。(I) Finally, the photolithography method and
NiSi using RIE method etc. Two Membrane (12, 13)
Patterning is performed. Specifically, firstly the anode electrode
7a and a region where the depletion layer confined region 4 is formed selectively
An etching mask is formed. And through this mask
On the insulating film 6Two The membrane (12, 13)
Of the anode electrode 7a and the space shown in FIG.
The poor layer limiting region 4 is formed. Through the above steps,
And the JBS diode shown in FIG. 2 is completed.
【0047】<JBSダイオードの電気特性>上記の製
造方法により製造されたJBSダイオードの電気的特性
を評価した結果は以下の通りである。即ち、n型高抵抗
層2とNiSi2 膜(アノード電極)7aとのショッ
トキー接続界面におけるバリアハイトが0.4eVと非
常に低い値となった。また、空乏層制限領域4とNiS
i2 膜(空乏層制限電極)7bとのオーミック接続に
おいても接触抵抗を1×10−6 Ωcm2 以下という
非常に低くすることができた。一方、従来技術によるS
iC基板とNi2 Si膜とのショットキー接続界面に
おけるバリアハイトは、1.3eV程度と高いものにな
った。<Electrical Characteristics of JBS Diode> The results of evaluating the electrical characteristics of the JBS diode manufactured by the above manufacturing method are as follows. That is, the barrier height at the Schottky connection interface between the n-type high resistance layer 2 and the NiSi 2 film (anode electrode) 7a was a very low value of 0.4 eV. In addition, the depletion layer restricted region 4 and NiS
Even in the ohmic connection with the i 2 film (depletion layer limiting electrode) 7b, the contact resistance could be made extremely low at 1 × 10 −6 Ωcm 2 or less. On the other hand, S according to the conventional technique
The barrier height at the Schottky connection interface between the iC substrate and the Ni 2 Si film was as high as 1.3 eV.
【0048】具体的には、耐圧1000VのJBSダイ
オードにおいて、逆方向電圧700V印加時の逆方向電
流は1×10−6 A/cm2 であり、順方向電流密度
100A/cm2 の時の順方向オン電圧は1.0Vで
あった。一方、従来技術のNiショットキー接続を用い
た、同じ耐圧(1000V)のJBSダイオードにおい
ては、バリアハイトが1.4eV程度と高いため、順方
向電流密度100A/cm2 の時の順方向オン電圧は
2.0V前後であった。即ち、同じ高融点金属(ニッケ
ル)を用いた場合、第1の実施の形態に係るJBSダイ
オードは、約1.0Vのオン電圧の低減を実現すること
ができた。順方向のオン電圧を約1.0Vも低減できた
理由は、炭化珪素(SiC)基板14とNiSi2 膜
とのショットキー接続界面におけるバリアハイト(内蔵
電位)が0.4eVと非常に低い値となることによるも
のである。Specifically, in a JBS diode having a withstand voltage of 1000 V, the reverse current when a reverse voltage of 700 V is applied is 1 × 10 −6 A / cm 2 , and the forward current density is 100 A / cm 2. The direction ON voltage was 1.0V. On the other hand, in the JBS diode having the same breakdown voltage (1000 V) using the conventional Ni Schottky connection, the barrier height is as high as about 1.4 eV, so that the forward on-voltage at the forward current density of 100 A / cm 2 is It was around 2.0V. That is, when the same refractory metal (nickel) was used, the JBS diode according to the first embodiment was able to realize a reduction in on-voltage of about 1.0V. The reason why the forward on-voltage can be reduced by about 1.0 V is that the barrier height (built-in potential) at the Schottky connection interface between the silicon carbide (SiC) substrate 14 and the NiSi 2 film is 0.4 eV, which is a very low value. It is due to becoming.
【0049】なお、高融点金属としてニッケル(Ni)
を用いた場合に限らず、Ti、V、Cr、Co、Zr、
Nb、Mo、Hf、Ta、Wなどの他の高融点金属を用
いた場合であっても、同様な方法によりダイシリサイド
構造のアノード電極7aを作製することができ、同様な
評価結果を得ることができた。具体的には、Ni以外の
高融点金属をMとした場合において、ダイシリサイド構
造(MSi2 )と炭化珪素の間のショットキー接続界
面におけるバリアハイトは、大きいものでも0.65e
Vであり、従来(1.4eV)に比して非常に低い値を
示した。Nickel (Ni) is used as the refractory metal.
Not only when Ti, V, Cr, Co, Zr,
Even when another refractory metal such as Nb, Mo, Hf, Ta or W is used, the anode electrode 7a having the disilicide structure can be produced by the same method, and the same evaluation result can be obtained. I was able to. Specifically, when M is a refractory metal other than Ni, the barrier height at the Schottky connection interface between the disilicide structure (MSi 2 ) and silicon carbide is 0.65e even if large.
V, which was a very low value as compared with the conventional value (1.4 eV).
【0050】したがって、SiC基板14上にSi膜1
2及び高融点金属膜13を順次成膜した後、真空または
不活性ガス中で600〜1100℃の範囲で熱処理を施
して、金属ダイシリサイド膜(7a、7b)を形成する
ことにより、ショットキーコンタクトのバリアハイトを
大幅に低減でき、その結果、JBSダイオードにおいて
耐圧、漏れ電流などの逆方向特性を損なうことなく、順
方向のオン電圧を効果的に引き下げることができること
が検証された。Therefore, the Si film 1 is formed on the SiC substrate 14.
2 and the refractory metal film 13 are sequentially formed, and then heat treatment is performed in a vacuum or an inert gas in the range of 600 to 1100 ° C. to form the metal disilicide film (7a, 7b). It was verified that the barrier height of the contact can be significantly reduced, and as a result, the forward ON voltage can be effectively reduced without impairing the reverse characteristics such as breakdown voltage and leakage current in the JBS diode.
【0051】以上説明したように、Ni膜13とSi膜
12は、化学量論的組成比が1:2(=Ni:Si)と
なるように積層され、所定の熱処理が施される。これに
より、NiSi2 構造を有するダイシリサイド膜は、
Si膜12とNi膜13のシリサイド反応のみから生成
され、SiC基板14内のSi原子を消費することがな
い。したがって、n型高抵抗層(SiC)2とNiSi
2 膜(アノード電極)7aとのショットキー接続界面
における組成変化が急峻となり、この界面構造を反映し
てn型高抵抗層2のフェルミ準位は伝導帯下端から浅い
位置にピニングされ、バリアハイトは0.4eVと非常
に低い値となる。As described above, the Ni film 13 and the Si film 12 are laminated so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= Ni: Si), and a predetermined heat treatment is performed. As a result, the disilicide film having the NiSi 2 structure is
It is generated only by the silicidation reaction between the Si film 12 and the Ni film 13, and does not consume Si atoms in the SiC substrate 14. Therefore, the n-type high resistance layer (SiC) 2 and NiSi
The compositional change at the Schottky connection interface with the two films (anode electrode) 7a becomes sharp, and the Fermi level of the n-type high resistance layer 2 is pinned to a position shallow from the bottom of the conduction band, reflecting the interface structure, and the barrier height is This is a very low value of 0.4 eV.
【0052】また、同時に形成される空乏層制限領域4
とNiSi2 膜(空乏層制限電極)7bとのオーミッ
ク接続においても、バリアハイトが非常に低いという効
果から、接触抵抗が低く、非常に良好なオーミック特性
が得られる。The depletion layer limiting region 4 formed at the same time
Also in the ohmic connection between the NiSi 2 film and the NiSi 2 film (depletion layer limiting electrode) 7b, the contact resistance is low and very good ohmic characteristics can be obtained due to the effect that the barrier height is very low.
【0053】(第2の実施の形態)
<ショットキーダイオードの構成>図5は、本発明の第
2の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図で
ある。第2の実施の形態に係る半導体装置は、図1に示
したJBSダイオードにおけるp型低抵抗領域3の代わ
りに、ショットキーバリアハイトが比較的高い第1アノ
ード電極22を形成したショットキーダイオードであ
る。(Second Embodiment) <Structure of Schottky Diode> FIG. 5 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the second embodiment is a Schottky diode in which the first anode electrode 22 having a relatively high Schottky barrier height is formed instead of the p-type low resistance region 3 in the JBS diode shown in FIG. is there.
【0054】図5に示すように、ショットキーダイオー
ドは、n型の低抵抗基板1及びn型高抵抗層2から成る
SiC基板と、n型高抵抗層2の上部に埋め込まれた第
1アノード電極22と、n型高抵抗層2の上部において
第1アノード電極22の外側に形成されたp型のガード
リング8と、ガードリング8の上に形成された接合終端
電極(ガードリング電極)23と、第1アノード電極2
2とガードリング電極23の間及び第1アノード電極2
2同士の間に表出したn型高抵抗層2の上面、第1アノ
ード電極22、及びガードリング電極23にそれぞれ接
続された第2アノード電極21と、n型高抵抗層2の上
部においてガードリング電極23の外側に形成されたn
型低抵抗の空乏層制限領域4と、空乏層制限領域4にオ
ーミック接続された空乏層制限電極7bと、低抵抗基板
1の下面にオーミック接続されたカソード電極5とを有
する。As shown in FIG. 5, the Schottky diode comprises a SiC substrate composed of an n-type low resistance substrate 1 and an n-type high resistance layer 2, and a first anode embedded above the n-type high resistance layer 2. The electrode 22, the p-type guard ring 8 formed on the n-type high resistance layer 2 outside the first anode electrode 22, and the junction termination electrode (guard ring electrode) 23 formed on the guard ring 8. And the first anode electrode 2
2 and the guard ring electrode 23 and the first anode electrode 2
The upper surface of the n-type high resistance layer 2 exposed between the two, the second anode electrode 21 connected to the first anode electrode 22 and the guard ring electrode 23, respectively, and the guard on the upper part of the n-type high resistance layer 2. N formed outside the ring electrode 23
A low-resistance depletion layer limiting region 4, a depletion layer limiting electrode 7b ohmic-connected to the depletion layer limiting region 4, and a cathode electrode 5 ohmic-connected to the lower surface of the low-resistance substrate 1.
【0055】第1アノード電極22、ガードリング電極
23、及び第2アノード電極21は、高融点金属のシリ
サイド膜から成る。第1アノード電極22及び第2アノ
ード電極21は、n型高抵抗層2に対してショットキー
接続されている。また、第1アノード電極22とのショ
ットキー接続界面におけるn型高抵抗層2のバリアハイ
トは、第2アノード電極21とのショットキー接続界面
におけるn型高抵抗層2のバリアハイトよりも高い。The first anode electrode 22, the guard ring electrode 23, and the second anode electrode 21 are made of a refractory metal silicide film. The first anode electrode 22 and the second anode electrode 21 are Schottky connected to the n-type high resistance layer 2. The barrier height of the n-type high resistance layer 2 at the Schottky connection interface with the first anode electrode 22 is higher than the barrier height of the n-type high resistance layer 2 at the Schottky connection interface with the second anode electrode 21.
【0056】第1アノード電極22は、約2μmの間隔
をおいて1つ又は2以上配置されている。第1アノード
電極22自体の幅は約2μmである。第1アノード電極
22は、Ni(ニッケル)のダイシリサイド膜(NiS
i2 膜)から成る。One or more first anode electrodes 22 are arranged at intervals of about 2 μm. The width of the first anode electrode 22 itself is about 2 μm. The first anode electrode 22 is formed of a Ni (nickel) disilicide film (NiS).
i 2 film).
【0057】ガードリング8及びガードリング電極23
は、デバイスの高耐圧化を図る為の接合終端構造を為す
部分である。ガードリング8とガードリング電極23と
はオーミック接続されている。ガードリング8及びガー
ドリング電極23は、第1アノード電極22の外側に第
1アノード電極22から約2μmの間隔をおいて配置さ
れている。ガードリング電極23は、第1アノード電極
22と同様に、Niのダイシリサイド膜からなる。な
お、ガードリング8とガードリング電極23とはショッ
トキー接続されていても構わない。Guard ring 8 and guard ring electrode 23
Is a portion forming a junction termination structure for increasing the breakdown voltage of the device. The guard ring 8 and the guard ring electrode 23 are ohmic-connected. The guard ring 8 and the guard ring electrode 23 are arranged outside the first anode electrode 22 with a distance of about 2 μm from the first anode electrode 22. The guard ring electrode 23, like the first anode electrode 22, is made of a Ni disilicide film. The guard ring 8 and the guard ring electrode 23 may be Schottky connected.
【0058】空乏層制限領域4は、第1の実施の形態に
係るJBSダイオードの場合と同様に、ショットキー接
続界面から横方向に伸びる空乏層を制限する為に用いら
れる領域であり、ガードリング8及びガードリング電極
23の外側にガードリング電極23から所定の間隔をお
いて配置されている。空乏層制限領域4は、N或いはP
などのn型不純物が高濃度に添加された領域である。As in the case of the JBS diode according to the first embodiment, the depletion layer limiting region 4 is a region used to limit the depletion layer extending laterally from the Schottky connection interface, and is a guard ring. 8 and the guard ring electrode 23 are arranged at a predetermined distance from the guard ring electrode 23. The depletion layer restriction region 4 is N or P
Is a region to which an n-type impurity such as is added at a high concentration.
【0059】第2アノード電極21は、第1アノード電
極22と同様に、Niのダイシリサイド膜から成る。第
2アノード電極21とn型高抵抗層2とのショットキー
接続界面における組成変化は比較的急峻であり、n型高
抵抗層2のフェルミ準位は伝導帯下端から浅い位置にピ
ニングされ、バリアハイトは低い。一方、第1アノード
電極22とn型高抵抗層2とのショットキー接続界面に
おける組成変化は比較的緩慢であり、n型高抵抗層2の
フェルミ準位は伝導帯下端から深い位置にピニングさ
れ、バリアハイトも高い。The second anode electrode 21, like the first anode electrode 22, is made of a Ni disilicide film. The composition change at the Schottky connection interface between the second anode electrode 21 and the n-type high resistance layer 2 is relatively steep, and the Fermi level of the n-type high resistance layer 2 is pinned to a position shallower from the lower end of the conduction band, and the barrier height. Is low. On the other hand, the composition change at the Schottky connection interface between the first anode electrode 22 and the n-type high resistance layer 2 is relatively slow, and the Fermi level of the n-type high resistance layer 2 is pinned deep from the lower end of the conduction band. The barrier height is also high.
【0060】空乏層制限電極7bは、第1の実施の形態
に係るJBSダイオードの場合と同様に、高融点金属の
シリサイド膜から成り、第2アノード電極21と同一の
膜構造を有する。As in the case of the JBS diode according to the first embodiment, the depletion layer limiting electrode 7b is made of a refractory metal silicide film and has the same film structure as the second anode electrode 21.
【0061】ショットキーダイオードの平面形状は、図
2に示したp型低抵抗領域3を、第1アノード電極22
に置き換えたものと同じである。詳細な説明を省略す
る。The plan shape of the Schottky diode is such that the p-type low resistance region 3 shown in FIG.
It is the same as the one replaced with. Detailed description is omitted.
【0062】<ショットキーダイオードの製造方法>次
に、図5に示したショットキーダイオードの製造方法を
図6及び図7を参照して説明する。図6及び図7の各分
図は、ショットキーダイオードを製造する上での主要な
製造工程を示す工程断面図である。<Method of Manufacturing Schottky Diode> Next, a method of manufacturing the Schottky diode shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 and 7 are process cross-sectional views showing main manufacturing steps for manufacturing the Schottky diode.
【0063】(イ)まず最初に、図6(a)に示すよう
に、n型不純物濃度1×1019cm−3 、厚さ30
0μmのSiCからなる低抵抗基板1の上に、エピタキ
シャル法により不純物濃度5×1015 cm−3 、厚
さ10μmのn型高抵抗層2を形成する。(A) First, as shown in FIG. 6A, the n-type impurity concentration is 1 × 10 19 cm −3 and the thickness is 30.
An n-type high resistance layer 2 having an impurity concentration of 5 × 10 15 cm −3 and a thickness of 10 μm is formed on the low resistance substrate 1 made of 0 μm SiC by an epitaxial method.
【0064】(ロ)次に、図6(b)に示すように、n
型高抵抗層2の上部に選択的にp型不純物を拡散させて
ガードリング8を形成する。(B) Next, as shown in FIG.
A guard ring 8 is formed by selectively diffusing p-type impurities on the high-resistance layer 2 of the mold.
【0065】(ハ)次に、図6(c)に示すように、n
型高抵抗層2の上部に選択的にn型不純物を高濃度に拡
散させて、ガードリング8の外側に空乏層制限領域4を
形成する。(C) Next, as shown in FIG.
An n-type impurity is selectively diffused into the upper portion of the high-resistance layer 2 at a high concentration to form a depletion layer limiting region 4 outside the guard ring 8.
【0066】(ニ)次に、図7(a)に示すように、n
型低抵抗基板1の下面にオーミック接続するカソード電
極5を形成する。以上の工程は、第1の実施の形態と同
様な工程であり、詳細な説明を省略する。そして、フォ
トリソグラフィ法及びRIE法などを用いて、ガードリ
ング8と空乏層制限領域4との間に表出したn型高抵抗
領域2の上面に絶縁膜6を選択的に形成する。(D) Next, as shown in FIG.
A cathode electrode 5 is formed on the lower surface of the low resistance substrate 1 in ohmic contact. The above steps are similar to those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Then, the insulating film 6 is selectively formed on the upper surface of the n-type high resistance region 2 exposed between the guard ring 8 and the depletion layer restriction region 4 by using the photolithography method and the RIE method.
【0067】(ホ)次に、図7(b)に示すように、フ
ォトリソグラフィ法及びRIE法などを用いて、第2ア
ノード電極21が形成される領域のn型高抵抗領域2の
上面に、厚さ約330nmのSi膜24を選択的に形成
する。この時、空乏層制限領域4の上にもSi膜24を
形成する。(E) Next, as shown in FIG. 7B, the upper surface of the n-type high resistance region 2 in the region where the second anode electrode 21 is formed is formed by using the photolithography method and the RIE method. The Si film 24 having a thickness of about 330 nm is selectively formed. At this time, the Si film 24 is also formed on the depletion layer restricted region 4.
【0068】(へ)次に、図7(c)に示すように、S
i膜24、Si膜24の間に表出したn型高抵抗層2、
及びガードリング8の上に、Si膜24との化学量論的
組成比が1:2(=Ni:Si)となるようにNi膜2
5を選択的に形成する。ここでは、膜厚330nmのS
i膜24に対して、膜厚110nmのNi膜25を成膜
する。(E) Next, as shown in FIG.
The n-type high resistance layer 2 exposed between the i film 24 and the Si film 24,
The Ni film 2 is formed on the guard ring 8 so that the stoichiometric composition ratio with the Si film 24 is 1: 2 (= Ni: Si).
5 is selectively formed. Here, S with a film thickness of 330 nm
A Ni film 25 having a film thickness of 110 nm is formed on the i film 24.
【0069】(ト)次に、所定の熱処理を施して、次に
示す第1のシリサイド膜及び第2のシリサイド膜を同時
に生成する。即ち、第1のシリサイド膜は、n型高抵抗
層2或いはガードリング8とNi膜25とのシリサイド
反応から生成される膜であり、第1アノード電極22及
びガードリング電極23を形成する。一方、第2のシリ
サイド膜は、Si膜24とNi膜25とのシリサイド反
応のみから生成される膜であり、第2アノード電極21
及び空乏層制限電極7bを形成する。第2のシリサイド
膜の生成において、n型高抵抗層2内のSi原子を消費
することがない。なお、「所定の熱処理」は、真空また
は不活性ガスの雰囲気の600乃至1100℃の温度で
の加熱処理である。更に好ましくは、900℃程度の熱
処理によりシリサイド反応を生じさせることである。以
上の工程を経て、図5に示したショットキーダイオード
が完成する。(G) Next, a predetermined heat treatment is performed to simultaneously form a first silicide film and a second silicide film shown below. That is, the first silicide film is a film formed by the silicide reaction between the n-type high resistance layer 2 or the guard ring 8 and the Ni film 25, and forms the first anode electrode 22 and the guard ring electrode 23. On the other hand, the second silicide film is a film generated only by the silicide reaction between the Si film 24 and the Ni film 25, and the second anode electrode 21.
And the depletion layer limiting electrode 7b is formed. In the formation of the second silicide film, Si atoms in the n-type high resistance layer 2 are not consumed. The “predetermined heat treatment” is a heat treatment at a temperature of 600 to 1100 ° C. in an atmosphere of vacuum or an inert gas. More preferably, a silicide reaction is caused by heat treatment at about 900 ° C. The Schottky diode shown in FIG. 5 is completed through the above steps.
【0070】以上説明したように、Ni膜25とSi膜
24は、化学量論的組成比が1:2(=Ni:Si)と
なるように積層され、所定の熱処理が施される。これに
より、第2のシリサイド膜は、Si膜24とNi膜25
とのシリサイド反応のみから生成され、シリサイド反応
の際にSiC基板(n型高抵抗層2)内のSi原子を消
費することがない。したがって、n型高抵抗層(Si
C)2と第2アノード電極21とのショットキー接続界
面における組成変化が急峻となり、バリアハイト(内蔵
電位)は0.4eVと非常に低い値となる。As described above, the Ni film 25 and the Si film 24 are laminated so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= Ni: Si), and a predetermined heat treatment is performed. As a result, the second silicide film becomes the Si film 24 and the Ni film 25.
It is generated only by the silicidation reaction with and does not consume Si atoms in the SiC substrate (n-type high resistance layer 2) during the silicidation reaction. Therefore, the n-type high resistance layer (Si
C) The composition change at the Schottky connection interface between 2 and the second anode electrode 21 becomes sharp, and the barrier height (built-in potential) is 0.4 eV, which is a very low value.
【0071】一方、第1のシリサイド膜は、SiC
(2、8)上に直接Ni膜25を形成し、SiC中のS
iとNiとのシリサイド反応から生成される。即ち、第
1のシリサイド膜は、従来技術に係る方法で生成されて
いる。このため、n型高抵抗層(SiC)2と第1アノ
ード電極22とのショットキー接続界面における組成変
化が緩慢となり、バリアハイト(内蔵電位)が1.3e
Vまで上昇する。On the other hand, the first silicide film is made of SiC.
A Ni film 25 is formed directly on (2, 8) and S in SiC is added.
It is generated from the silicide reaction between i and Ni. That is, the first silicide film is formed by the method according to the conventional technique. Therefore, the composition change at the Schottky connection interface between the n-type high resistance layer (SiC) 2 and the first anode electrode 22 becomes slow, and the barrier height (built-in potential) is 1.3e.
Rise to V.
【0072】したがって、アノード電極(21、22)
とカソード電極5との間に逆方向電圧を印加した場合、
バリアハイトの高いNiSi構造からなる第1アノード
電極22からn型高抵抗層2内に伸びる空乏層が、バリ
アハイトの低いNiSi2構造からなる第2アノード電
極21とn型高抵抗層2とのショットキー界面の電界強
度を緩和する。したがって、逆方向リーク電流を非常に
低くすることができる。例えば、耐圧1000Vのショ
ットキーダイオードにおいて700Vの逆方向電圧を印
加した場合に、逆方向リーク電流を1×10−6 A/
cm2 程度に抑えることができる。Therefore, the anode electrodes (21, 22)
When a reverse voltage is applied between the cathode and the cathode electrode 5,
The depletion layer extending from the first anode electrode 22 having a high barrier height NiSi structure into the n-type high resistance layer 2 is a Schottky of the second anode electrode 21 having a low barrier height NiSi 2 structure and the n-type high resistance layer 2. Relaxes the electric field strength at the interface. Therefore, the reverse leakage current can be made extremely low. For example, when a reverse voltage of 700 V is applied to a Schottky diode having a breakdown voltage of 1000 V, a reverse leakage current of 1 × 10 −6 A /
It can be suppressed to about cm 2 .
【0073】また、空乏層制限領域4と空乏層制限電極
7bとのオーミック接続においても、バリアハイトが非
常に低いという効果から、接触抵抗を1×10−6 Ω
cm2 以下に低く抑えられ、非常に良好なオーミック
特性が得られる。Also in the ohmic connection between the depletion layer limiting region 4 and the depletion layer limiting electrode 7b, the contact resistance is 1 × 10 −6 Ω because of the effect that the barrier height is very low.
It can be suppressed to as low as cm 2 or less, and very good ohmic characteristics can be obtained.
【0074】(第3の実施の形態)
<静電誘導トランジスタの構成>図8は、本発明の第3
の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図であ
る。第3の実施の形態に係る半導体装置は、ソース領域
の外側にゲート領域が形成され、更にその外側に接合終
端領域43及び空乏層制限領域4がそれぞれ形成された
静電誘導トランジスタである。(Third Embodiment) <Structure of Static Induction Transistor> FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the embodiment of FIG. The semiconductor device according to the third embodiment is an electrostatic induction transistor in which a gate region is formed outside a source region, and a junction termination region 43 and a depletion layer limiting region 4 are formed outside the gate region.
【0075】図8に示すように、静電誘導トランジスタ
は、n型の低抵抗基板1及びn型高抵抗層2から成るS
iC基板と、n型高抵抗層2の上部に形成されたn型低
抵抗のソース領域32と、n型高抵抗層2の上部におい
てソース領域32の外側に形成されたp型のゲート領域
31と、n型高抵抗層2の上部においてゲート領域31
の外側に形成された接合終端領域43と、n型高抵抗層
2の上部において接合終端領域43の外側に形成された
n型低抵抗の空乏層制限領域4と、ソース領域32にオ
ーミック接続されたソース電極34と、ゲート領域31
にオーミック接続されたゲート電極33と、空乏層制限
領域4にオーミック接続された空乏層制限電極7bと、
低抵抗基板1の下面にオーミック接続されたドレイン電
極とを有する。ソース電極34、ゲート電極33及び空
乏層制限電極7bは高融点金属のシリサイド膜から成
る。As shown in FIG. 8, the static induction transistor is composed of an n-type low resistance substrate 1 and an n-type high resistance layer S.
The iC substrate, the n-type low resistance source region 32 formed on the n-type high resistance layer 2, and the p-type gate region 31 formed outside the source region 32 on the n-type high resistance layer 2. And the gate region 31 in the upper part of the n-type high resistance layer 2.
Of the junction termination region 43 formed outside the junction termination region 43, the n-type low resistance depletion layer limiting region 4 formed outside the junction termination region 43 in the upper portion of the n-type high resistance layer 2, and the source region 32. Source electrode 34 and gate region 31
A gate electrode 33 ohmic-connected to the depletion layer limiting electrode 7b ohmic-connected to the depletion layer limiting region 4;
It has a drain electrode ohmic-connected to the lower surface of the low resistance substrate 1. The source electrode 34, the gate electrode 33, and the depletion layer limiting electrode 7b are made of a refractory metal silicide film.
【0076】ゲート電極33及び空乏層制限電極7b
は、ソース電極34と同様な膜構造を有する。第3の実
施の形態においては、高融点金属のシリサイド膜とし
て、Co(コバルト)のダイシリサイド膜(CoSi2
膜)を使用した場合について説明する。Gate electrode 33 and depletion layer limiting electrode 7b
Has a film structure similar to that of the source electrode 34. In the third embodiment, as the refractory metal silicide film, a Co (cobalt) disilicide film (CoSi 2
The case of using a membrane will be described.
【0077】接合終端領域43は、デバイスの高耐圧化
を図る為の接合終端構造を為す部分である。接合終端領
域43はp型不純物が添加された1又は2以上の半導体
領域である。第3の実施の形態では、ゲート領域31と
空乏層制限領域4の間にそれぞれ3つづつ形成されてい
る。ソース領域32、ゲート領域31、及び空乏層制限
領域4の間に表出したn型高抵抗層2の上面には絶縁膜
37がそれぞれ配置され、絶縁膜37により各電極(3
2、33、7b)と、n型高抵抗層2或いは接合主端領
域43との絶縁が確保されている。The junction termination region 43 is a portion having a junction termination structure for increasing the breakdown voltage of the device. The junction termination region 43 is one or more semiconductor regions to which p-type impurities are added. In the third embodiment, three gate regions 31 and three depletion layer limited regions 4 are formed. An insulating film 37 is arranged on the upper surface of the n-type high resistance layer 2 exposed between the source region 32, the gate region 31, and the depletion layer limiting region 4, and the insulating film 37 allows each electrode (3
2, 33, 7b) is insulated from the n-type high resistance layer 2 or the junction main end region 43.
【0078】静電誘導トランジスタの平面形状は、図2
に示した2つのp型低抵抗領域3を1つのソース領域3
2に置き換え、ガードリング8をゲート領域31に置き
換えたものと実質的に同じである。なお、静電誘導トラ
ンジスタにおいては、ゲート領域31と空乏層制限領域
4との間にリング状(方形状)の3つの接合終端領域4
3が配置される。The planar shape of the static induction transistor is shown in FIG.
The two p-type low resistance regions 3 shown in FIG.
2 and the guard ring 8 is replaced with the gate region 31. In the static induction transistor, three junction termination regions 4 in a ring shape (rectangular shape) are provided between the gate region 31 and the depletion layer limiting region 4.
3 is arranged.
【0079】<静電誘導トランジスタの製造方法>次
に、図8に示した静電誘導トランジスタの製造方法を図
9及び図10を参照して説明する。図9及び図10の各
分図は、静電誘導トランジスタを製造する上での主要な
製造工程を示す工程断面図である。<Method of Manufacturing Static Induction Transistor> Next, a method of manufacturing the static induction transistor shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. 9 and 10 are process cross-sectional views showing main manufacturing steps in manufacturing the static induction transistor.
【0080】(イ)まず最初に、図9(a)に示すよう
に、n型不純物濃度1×1019cm−3 、厚さ30
0μmのSiCからなる低抵抗基板1の上に、エピタキ
シャル法により不純物濃度5×1015 cm−3 、厚
さ10μmのn型高抵抗層2を形成する。そして、マス
ク38を介して、n型高抵抗層2の上部に選択的にn型
不純物を高濃度に拡散させて、ソース領域32を形成す
る。ここでは、P(燐)イオンを、加速エネルギー10
〜250keV、総ドーズ5×1015 cm−2 の多
段注入により、n型高抵抗層2表面から深さ0.3μm
程度の領域に注入する。1600℃の活性熱処理によ
り、不純物濃度1×1020 cm− 3 のソース領域3
2が形成される。(A) First, as shown in FIG. 9A, the n-type impurity concentration is 1 × 10 19 cm −3 and the thickness is 30.
An n-type high resistance layer 2 having an impurity concentration of 5 × 10 15 cm −3 and a thickness of 10 μm is formed on the low resistance substrate 1 made of 0 μm SiC by an epitaxial method. Then, the source region 32 is formed by selectively diffusing the n-type impurity into the upper portion of the n-type high resistance layer 2 at a high concentration through the mask 38. Here, P (phosphorus) ions are used as the acceleration energy 10
Depth of 0.3 μm from the surface of the n-type high resistance layer 2 by multi-step implantation of ˜250 keV and total dose of 5 × 10 15 cm −2.
Inject into the region of degree. The active heat treatment of 1600 ° C., the impurity concentration of 1 × 10 20 cm - 3 in the source region 3
2 is formed.
【0081】(ロ)次に、図9(b)に示すように、マ
スク39を介して、n型高抵抗層2の上部に選択的にp
型不純物を高濃度に拡散させて、ソース領域32の外側
にゲート領域31を形成する。ここでは、B(ボロン)
イオンを、加速エネルギー10〜400keV、総ドー
ズ1×1015 cm−2 の多段注入により、n型高抵
抗層2表面から深さ0.8μm程度の領域に注入する。
1600℃の活性化処理により、不純物濃度1×10
19 cm−3 のゲート領域31が形成される。(B) Next, as shown in FIG. 9B, p is selectively formed on the n-type high resistance layer 2 through the mask 39.
The type impurities are diffused at a high concentration to form the gate region 31 outside the source region 32. Here, B (boron)
Ions are implanted into the region having a depth of about 0.8 μm from the surface of the n-type high resistance layer 2 by multi-stage implantation with an acceleration energy of 10 to 400 keV and a total dose of 1 × 10 15 cm −2 .
Impurity concentration 1 × 10 by activation treatment at 1600 ℃
A 19 cm −3 gate region 31 is formed.
【0082】(ハ)次に、図9(c)に示すように、マ
スク44を介して、n型高抵抗層2の上部に選択的にp
型不純物を高濃度に拡散させて、ゲート領域31の外側
に接合終端領域43を形成する。(C) Next, as shown in FIG. 9C, p is selectively formed on the n-type high resistance layer 2 through the mask 44.
The type impurities are diffused at a high concentration to form the junction termination region 43 outside the gate region 31.
【0083】(ニ)次に、図10(a)に示すように、
マスク40を介して、n型高抵抗層2の上部に選択的に
n型不純物を高濃度に拡散させて、接合終端領域43の
外側に空乏層制限領域4を形成する。なおここでは、ソ
ース領域32、ゲート領域31、接合終端領域43、及
び空乏層制限領域4を、異なる活性熱処理により形成し
たが、これらの拡散領域を同時に活性化させても構わな
い。また、ソース領域32、ゲート領域31、接合終端
領域43、及び空乏層制限領域4を形成する順番は特に
問わず、自由に入れ替えても構わない。次に、n型低抵
抗基板1の下面に厚さ1μmのNiを蒸着し、1000
℃程度のシンター処理を施して、ドレイン電極36を形
成する。(D) Next, as shown in FIG.
Through the mask 40, n-type impurities are selectively diffused into the upper portion of the n-type high resistance layer 2 at a high concentration to form the depletion layer limiting region 4 outside the junction termination region 43. Although the source region 32, the gate region 31, the junction termination region 43, and the depletion layer limiting region 4 are formed by different activation heat treatments here, these diffusion regions may be activated simultaneously. The order of forming the source region 32, the gate region 31, the junction termination region 43, and the depletion layer limiting region 4 is not particularly limited, and they may be freely replaced. Then, Ni having a thickness of 1 μm is vapor-deposited on the lower surface of the n-type low-resistance substrate 1, and 1000
The drain electrode 36 is formed by performing a sintering process at about ° C.
【0084】(ホ)次に、図10(b)に示すように、
フォトリソグラフィ法及びRIE法などを用いて、ソー
ス領域32、ゲート領域31、及び空乏層制限領域4の
間に表出したn型高抵抗領域2及び接合終端領域43の
上に、絶縁膜37を選択的に形成する。(E) Next, as shown in FIG.
An insulating film 37 is formed on the n-type high resistance region 2 and the junction termination region 43 exposed between the source region 32, the gate region 31, and the depletion layer limiting region 4 by using the photolithography method and the RIE method. Selectively formed.
【0085】(へ)次に、図10(c)に示すように、
SiC基板の上面全体に、Si膜41及びCo膜42を
化学量論的組成比が1:2(=Co:Si)となるよう
に選択的に形成する。ここでは、まずSiC基板の上面
全体に膜厚330nmのSi膜41を蒸着し、その後、
膜厚100nmのCo膜42を蒸着する。(V) Next, as shown in FIG.
The Si film 41 and the Co film 42 are selectively formed on the entire upper surface of the SiC substrate so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= Co: Si). Here, first, the Si film 41 having a film thickness of 330 nm is vapor-deposited on the entire upper surface of the SiC substrate, and then,
A Co film 42 having a film thickness of 100 nm is deposited.
【0086】(ト)次に、所定の熱処理を施して、Si
膜41とCo膜42とのシリサイド反応のみから、各電
極(33、34、7b)となるダイシリサイド膜(Co
Si2 膜)を生成する。なお、「所定の熱処理」は、
真空または不活性ガスの雰囲気の600乃至1100℃
の温度での加熱処理である。更に好ましくは、900℃
程度の熱処理によりシリサイド反応を生じさせることで
ある。また、シリサイド反応の際に各半導体領域(3
1、32、4)内のSi原子が消費されることはない。(G) Next, a predetermined heat treatment is performed to form Si.
Only by the silicidation reaction between the film 41 and the Co film 42, the disilicide film (Co) that will become the respective electrodes (33, 34, 7b) is formed.
A Si 2 film). The "predetermined heat treatment" is
600 to 1100 ℃ in vacuum or inert gas atmosphere
It is a heat treatment at the temperature of. More preferably 900 ° C
The reason is that a silicide reaction is caused by a heat treatment of a certain degree. In addition, each semiconductor region (3
No Si atoms in 1, 32, 4) are consumed.
【0087】(チ)最後に、フォトリソグラフィ法及び
RIE法などを用いて、CoSi 2 膜のパターニング
を行い、図8に示したソース電極34、ゲート電極3
3、及び空乏層制限電極7bを同時に形成する。以上の
工程を経て、図8に示した静電誘導トランジスタが完成
する。(H) Finally, the photolithography method and
By using RIE method or the like, CoSi Two Membrane patterning
The source electrode 34 and the gate electrode 3 shown in FIG.
3 and the depletion layer limiting electrode 7b are formed at the same time. More than
Through the process, the electrostatic induction transistor shown in Fig. 8 is completed.
To do.
【0088】以上説明したように、CoSi2 膜は、
Si膜41とCo膜42とのシリサイド反応のみから生
成され、シリサイド反応の際にSiC基板(n型高抵抗
層2)内のSi原子を消費することがない。このことに
より、ソース領域32とソース電極(CoSi2 )3
4とのオーミック接続界面における組成変化が急峻とな
り、この界面構造を反映してバリアハイトは0.5eV
程度と非常に低い値となる。その結果、オーミック接続
の接触抵抗は1×10−6 Ωcm2 以下という非常に
良好なオーミック特性が得られる。また同時に形成され
るゲート領域31とゲート電極(CoSi2 )33と
のオーミックコンタクトにおいても、同じく急峻な界面
構造を反映して接触抵抗が1×10−6 Ωcm2 以下
という非常に良好なオーミック特性を得ることができ
る。As described above, the CoSi 2 film is
It is generated only by the silicidation reaction between the Si film 41 and the Co film 42, and does not consume Si atoms in the SiC substrate (n-type high resistance layer 2) during the silicidation reaction. As a result, the source region 32 and the source electrode (CoSi 2 ) 3
The composition change at the ohmic contact interface with 4 becomes sharp, and the barrier height is 0.5 eV reflecting this interface structure.
The value is very low. As a result, the contact resistance of ohmic connection is 1 × 10 −6 Ωcm 2 or less, which is a very good ohmic characteristic. Also in the ohmic contact between the gate region 31 and the gate electrode (CoSi 2 ) 33 which are formed at the same time, the contact resistance is 1 × 10 −6 Ωcm 2 or less, which is a very good ohmic characteristic, reflecting the similarly steep interface structure. Can be obtained.
【0089】一方、従来技術の方法では界面の組成変化
が緩慢となりバリアハイトも1.2eV程度と高くなっ
てしまう。その結果、ソース領域32及びゲート領域3
1とCoSi膜との何れのオーミックコンタクトにおい
ても、接触抵抗は1×10 −3 Ωcm2 程度と非常に
高くなり、また、ショットキーライクな特性を示す。On the other hand, according to the conventional method, the composition change at the interface is changed.
Becomes slower and the barrier height is as high as 1.2 eV.
Will end up. As a result, the source region 32 and the gate region 3
1 ohmic contact between CoSi film and CoSi film
However, the contact resistance is 1 × 10 -3 Ω cmTwo Degree and very
It also becomes high and exhibits Schottky-like characteristics.
【0090】<静電誘導トランジスタの電気特性>以上
の製造方法により製造された静電誘導トランジスタの電
気的特性を評価した結果は以下の通りである。耐圧10
00Vの静電誘導トランジスタにおいて、ゲート電圧
(−25V)及びドレイン電圧(600V)を印加した
時、ドレイン電流は1×10−6 A/cm2 と非常に
低い値を示した。そして、順方向電流密度100A/c
m2 における順方向オン電圧は1.5Vであった。<Electrical Characteristics of Static Induction Transistor> The results of evaluating the electrical characteristics of the static induction transistor manufactured by the above manufacturing method are as follows. Pressure resistance 10
In the static induction transistor of 00V, when the gate voltage (-25V) and the drain voltage (600V) were applied, the drain current showed a very low value of 1 × 10 −6 A / cm 2 . And forward current density 100 A / c
The forward ON voltage at m 2 was 1.5V.
【0091】一方、従来技術の方法によるCoSiオー
ミックコンタクトを用いた静電誘導トランジスタでは、
同じ耐圧(1000V)の素子で比較すると、CoSi
オーミックコンタクトの接触抵抗が1×10−3 Ωc
m2 程度と非常に高い。また、ショットキーライクな
特性を示す為、順方向オン電圧は2.5V前後となる。
従って、同じ電極材料を用いても第3の実施の形態に係
る静電誘導トランジスタでは約1.0Vのオン電圧の低
減が図られることになる。従って、上記のような構成を
とることにより、静電誘導トランジスタにおいて、耐
圧、漏れ電流などのゲート耐圧特性を損なうことなく、
順方向のオン電圧を効果的に引き下げることができる。
またここでは、電極材料としてCoを用いた場合を例に
示したが、他の材料であるTi、V、Crなどを用いた
場合も同様な方法によりダイシリサイド構造のゲート電
極及びソース電極を作製することができ同様な効果を得
ることができた。On the other hand, in the static induction transistor using CoSi ohmic contact according to the conventional method,
Comparing elements with the same breakdown voltage (1000 V), CoSi
Contact resistance of ohmic contact is 1 × 10 -3 Ωc
It is very high, around m 2 . Further, since it exhibits Schottky-like characteristics, the forward ON voltage is around 2.5V.
Therefore, even if the same electrode material is used, the on-voltage of about 1.0 V can be reduced in the static induction transistor according to the third embodiment. Therefore, by adopting the above configuration, in the electrostatic induction transistor, without impairing the gate breakdown voltage characteristics such as breakdown voltage and leakage current,
The forward ON voltage can be effectively reduced.
Although the case where Co is used as the electrode material is shown here as an example, the gate electrode and the source electrode having the disilicide structure are formed by the same method when other materials such as Ti, V, and Cr are used. It was possible to obtain the same effect.
【0092】また、第3の実施の形態の変形例として、
本発明を静電誘導サイリスタにも適用できる。静電誘導
サイリスタの場合、図8に示した低抵抗基板1の極性を
p型にすればよい。As a modification of the third embodiment,
The present invention can also be applied to an electrostatic induction thyristor. In the case of the static induction thyristor, the polarity of the low resistance substrate 1 shown in FIG. 8 may be p type.
【0093】(第4の実施の形態)
<トレンチ型静電誘導トランジスタの構成>第4の実施
の形態に係る半導体装置は、ソース領域52の外側にト
レンチタイプのゲート領域51が形成され、更にその外
側に接合終端領域58及び空乏層制限領域4がそれぞれ
形成されたトレンチ型静電誘導トランジスタである。(Fourth Embodiment) <Structure of Trench Type Static Induction Transistor> In a semiconductor device according to a fourth embodiment, a trench type gate region 51 is formed outside a source region 52. This is a trench type static induction transistor in which a junction termination region 58 and a depletion layer confined region 4 are formed outside thereof.
【0094】図12に示すように、トレンチ型静電誘導
トランジスタは、n型の低抵抗基板1及びn型高抵抗層
2からなるSiC基板14と、n型高抵抗層2の上部に
形成されたn型低抵抗のソース領域52と、n型高抵抗
層2の上部においてソース領域52の外側に形成された
n型高抵抗層2の凹部(トレンチ)59と、 トレンチ
59の底面63に形成されたp型のゲート領域51と、
n型高抵抗層2 の上部においてゲート領域51の外側
に形成されたp型のガードリング58と、n型高抵抗層
2 の上部においてガードリング58の外側に形成され
たn型低抵抗の空乏層制限領域4と、ソース領域52に
オーミック接続されたソース電極54と、ゲート領域5
1にオーミック接続されたゲート電極53と、空乏層制
限領域4にオーミック接続された空乏層制限電極55
と、低抵抗基板1の下面にオーミック接続されたドレイ
ン電極56とを有する。ソース電極54、ゲート電極5
3及び空乏層制限電極55は、それぞれ 高融点金属の
シリサイド膜から成る。As shown in FIG. 12, the trench type static induction transistor is formed on the SiC substrate 14 composed of the n-type low resistance substrate 1 and the n-type high resistance layer 2 and on the n-type high resistance layer 2. The n-type low resistance source region 52, the concave portion (trench) 59 of the n-type high resistance layer 2 formed outside the source region 52 above the n-type high resistance layer 2, and the bottom surface 63 of the trench 59. P-type gate region 51,
A p-type guard ring 58 formed outside the gate region 51 on the n-type high resistance layer 2 and an n-type low resistance depletion formed on the outside of the guard ring 58 on the n-type high resistance layer 2. The layer limiting region 4, the source electrode 54 ohmic-connected to the source region 52, and the gate region 5
1 and the gate electrode 53 ohmic-connected to the depletion layer limiting electrode 55 ohmic-connected to the depletion layer limiting region 4
And a drain electrode 56 ohmic-connected to the lower surface of the low resistance substrate 1. Source electrode 54, gate electrode 5
3 and the depletion layer limiting electrode 55 are each made of a refractory metal silicide film.
【0095】ゲート電極53、空乏層制限電極55及び
ソース電極54は、同一の膜構造を有する。第4の実施
の形態においては、「高融点 金属のシリサイド膜」と
して、Niのダイシリサイド膜(NiSi2膜)を使用
した場合について説明する。The gate electrode 53, the depletion layer limiting electrode 55 and the source electrode 54 have the same film structure. In the fourth embodiment, a case where a Ni disilicide film (NiSi 2 film) is used as the “refractory metal silicide film” will be described.
【0096】トレンチ59は、ソース領域52の外側に
隣接して配置され、トレンチ59の側面にはソース領域
52が表出している。ゲート電極53は、トレンチ59
の底面63を介してゲート領域51にオーミック接続さ
れている。トレンチ59の側面には、第1の絶縁膜57
aが配置されている。第1の絶縁膜57aは、ゲート電
極53とn型高抵抗層2との間、及びゲート電極53と
ソース領域52との間を絶縁している。The trench 59 is arranged adjacent to the outside of the source region 52, and the source region 52 is exposed on the side surface of the trench 59. The gate electrode 53 is a trench 59.
Is ohmic-connected to the gate region 51 via the bottom surface 63 of the. The first insulating film 57 is formed on the side surface of the trench 59.
a is arranged. The first insulating film 57a insulates the gate electrode 53 from the n-type high resistance layer 2 and the gate electrode 53 from the source region 52.
【0097】ガードリング58は、図1に示したJBS
ダイオードの場合と同様に、デバイスの高耐圧化を図る
為の接合終端構造を為す部分である。ガードリング58
は、ゲート領域51の外側にトレンチ59から約2μm
の間隔をおいて配置され、p型不純物が高濃度に添加さ
れた2つの領域から成る。The guard ring 58 is the JBS shown in FIG.
Similar to the case of a diode, this is a portion that forms a junction termination structure for increasing the breakdown voltage of the device. Guard ring 58
Is about 2 μm from the trench 59 outside the gate region 51.
It is composed of two regions which are arranged at intervals of and in which a p-type impurity is added at a high concentration.
【0098】空乏層制限領域4は、n型高抵抗層2とゲ
ート領域51とのpn接合界面からn型高抵抗層2内で
横方向に伸びる空乏層を制限する為に用いられる領域で
ある。空乏層制限領域4は、ガードリング58から所定
の間隔をおいて配置され、N或いはPなどのn型不純物
が高濃度に添加された領域である。空乏層制限電極55
が空乏層制限領域4にオーミック接続されることによ
り、空乏層制限領域4内の電位がより均一に保たれ、空
乏層制限領域4が有する空乏層制限機能が更に向上す
る。The depletion layer limiting region 4 is a region used for limiting the depletion layer extending laterally in the n-type high resistance layer 2 from the pn junction interface between the n-type high resistance layer 2 and the gate region 51. . The depletion layer restriction region 4 is a region which is arranged at a predetermined distance from the guard ring 58 and in which an n-type impurity such as N or P is added at a high concentration. Depletion layer limiting electrode 55
Is ohmic-connected to the depletion layer limiting region 4, the potential inside the depletion layer limiting region 4 is kept more uniform, and the depletion layer limiting function of the depletion layer limiting region 4 is further improved.
【0099】ガードリング58、及びゲート領域51と
空乏層制限領域4の間に表出したn型高抵抗層2の上に
は、第2の絶縁膜57bが配置されている。第2の絶縁
膜57bは、第1の絶縁膜57aに連続して形成されて
いる。A second insulating film 57b is disposed on the guard ring 58 and the n-type high resistance layer 2 exposed between the gate region 51 and the depletion layer limiting region 4. The second insulating film 57b is formed continuously with the first insulating film 57a.
【0100】トレンチ型静電誘導トランジスタの平面形
状は、図2に示した2つのp型低抵抗領域3を1つのソ
ース領域52に置き換え、ガードリング8をゲート領域
51に置き換えたものと実質的に同じである。なお、ト
レンチ型静電誘導トランジスタにおいては、ゲート領域
51と空乏層制限領域4との間にリング状(方形状)の
ガードリング58が配置される。各電極領域は図2に示
したリング状に限られず、図11に示したストライプ状
であっても構わない。The planar shape of the trench type static induction transistor is substantially the same as that of the two p type low resistance regions 3 shown in FIG. 2 replaced with one source region 52 and the guard ring 8 replaced with a gate region 51. Is the same as In the trench static induction transistor, a ring-shaped (rectangular) guard ring 58 is arranged between the gate region 51 and the depletion layer restricted region 4. Each electrode region is not limited to the ring shape shown in FIG. 2 and may be the stripe shape shown in FIG.
【0101】<トレンチ型静電誘導トランジスタの製造
方法>次に、図12に示したトレンチ型静電誘導トラン
ジスタの製造方法を図13、図14を参照して説明す
る。なお、以下に述べるトレンチ型静電誘導トランジス
タの製造方法は、これ以外の種々の製造方法により、実
現可能であることは勿論である。<Manufacturing Method of Trench Type Static Induction Transistor> Next, a manufacturing method of the trench type static induction transistor shown in FIG. 12 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. It is needless to say that the method of manufacturing the trench-type static induction transistor described below can be realized by various manufacturing methods other than this.
【0102】(イ)先ず、n型不純物濃度1x1019
cm−3、厚さ300μmのSiCからなる低抵抗基板
1の上に、エピタキシャル成長法により不純物濃度1x
10 16cm−3、厚さ8μmのn型高抵抗層2を形成
する。これにより、n型高抵抗のSiC基板14が用意
される。(A) First, the n-type impurity concentration is 1 × 10.19
cm-3, Low resistance substrate made of 300 μm thick SiC
1 has an impurity concentration of 1x by an epitaxial growth method.
10 16cm-3, N-type high resistance layer 2 having a thickness of 8 μm is formed
To do. This prepares the n-type high resistance SiC substrate 14.
To be done.
【0103】(ロ)次に、図13(a)に示すように、
n型高抵抗層2の上面に酸化膜、窒化膜、あるいは金属
膜などから成るマスク60を形成する。マスク60を用
いて、n型高抵抗層2の上部に選択的にn型不純物イオ
ンを注入する。ここでは、燐(P)イオンを、加速エネ
ルギー10〜250keV、総ドーズ5x1015cm
−2の多段注入により、n型高抵抗層2の上面から深さ
0.3μm程度の領域に注入する。1600℃程度の活
性化熱処理を施すことにより、不純物濃度1x1020
cm−3のn+領域61及び空乏層制限領域4が形成さ
れる。n+領域61は、図12のソース領域52を含む
領域である。(B) Next, as shown in FIG.
A mask 60 made of an oxide film, a nitride film, a metal film, or the like is formed on the upper surface of the n-type high resistance layer 2. Using the mask 60, n-type impurity ions are selectively implanted into the upper portion of the n-type high resistance layer 2. Here, phosphorus (P) ions are used at an acceleration energy of 10 to 250 keV and a total dose of 5 × 10 15 cm.
-2 in a multi-step implantation process is performed from the upper surface of the n-type high resistance layer 2 to a region having a depth of about 0.3 μm. By performing activation heat treatment at about 1600 ° C., an impurity concentration of 1 × 10 20
A cm −3 n + region 61 and a depletion layer confined region 4 are formed. The n + region 61 is a region including the source region 52 of FIG.
【0104】なお、n型不純物イオンとして、Pイオン
の代わりに窒素(N)イオンを用いても構わない。ま
た、Pイオン及びNイオンを組み合わせて用いても構わ
ない。ここでは、n+領域61及び空乏層制限領域4を
同時に形成する場合について示したが、異なるイオン注
入工程及び熱処理工程により形成しても構わない。As the n-type impurity ions, nitrogen (N) ions may be used instead of P ions. Also, P ions and N ions may be used in combination. Here, the case where the n + region 61 and the depletion layer limiting region 4 are formed at the same time has been described, but they may be formed by different ion implantation steps and heat treatment steps.
【0105】(ハ)次に、図13(b)に示すように、
図12のトレンチ59が形成される領域に開口を有する
酸化膜あるいは金属膜等から成るマスク62を形成す
る。マスク62を用いてRIE等の異方性エッチングを
行い、n+領域61及びn型高抵抗層2の一部を選択的
に除去する。ソース領域52を貫通し、底面63がn型
高抵抗層2に達するトレンチ59が形成される。(C) Next, as shown in FIG.
A mask 62 made of an oxide film or a metal film having an opening is formed in a region where the trench 59 of FIG. 12 is formed. Anisotropic etching such as RIE is performed using the mask 62 to selectively remove the n + region 61 and a part of the n-type high resistance layer 2. A trench 59 penetrating the source region 52 and having a bottom surface 63 reaching the n-type high resistance layer 2 is formed.
【0106】(ニ)次に、トレンチ59の底面63及び
側面、及びn型高抵抗層2の上面に酸化膜を成膜する。
そしてRIE等の異方性エッチングにより、トレンチ5
9の底面63及びガードリング58が形成される領域の
酸化膜を選択的に除去して、図13(c)に示すような
マスク64を形成する。(D) Next, an oxide film is formed on the bottom surface 63 and side surfaces of the trench 59 and the upper surface of the n-type high resistance layer 2.
Then, the trench 5 is formed by anisotropic etching such as RIE.
The oxide film in the region where the bottom surface 63 of 9 and the guard ring 58 are formed is selectively removed to form a mask 64 as shown in FIG.
【0107】(ホ)次に、マスク64を用いてp型不純
物イオンを選択的にn型高抵抗層2に注入する。ここで
は、ボロン(B)イオンを、加速エネルギー10〜40
0keV、総ドーズ1x1014cm−2の条件で多段
注入する。マスク64を除去した後、1600℃程度の
活性化熱処理を施すことにより、図14(a)に示すよう
にトレンチ59の底面63にゲート領域51が形成さ
れ、ゲート領域51の外側にガードリング58が形成さ
れる。ゲート領域51及びガードリング58は、深さ
0.8μmの領域に不純物濃度1x1018cm−3で
形成される。(E) Next, using the mask 64, p-type impurity ions are selectively implanted into the n-type high resistance layer 2. Here, the boron (B) ion has an acceleration energy of 10 to 40.
Multi-stage implantation is performed under the conditions of 0 keV and a total dose of 1 × 10 14 cm −2 . After removing the mask 64, activation heat treatment at about 1600 ° C. is performed to form the gate region 51 on the bottom surface 63 of the trench 59 as shown in FIG. 14A, and the guard ring 58 is formed outside the gate region 51. Is formed. The gate region 51 and the guard ring 58 are formed in a region having a depth of 0.8 μm with an impurity concentration of 1 × 10 18 cm −3 .
【0108】なお、p型不純物イオンとしてBイオンの
代わりにアルミニウム(Al)イオンを用いても構わな
い。また、Bイオン及びAlイオンを組み合わせて用い
ても構わない。ここでは、ゲート領域51及びガードリ
ング58を同時に形成する場合について示したが、異な
るイオン注入工程及び熱処理工程により形成しても構わ
ない。また、図13(a)のn+領域61及び空乏層制
限領域4、図13(b)のトレンチ、及び図14(a)
のゲート領域51及びガードリング58の形成順序は、
ここに示したものに限らず、入れ替えて実施してもよ
い。It should be noted that aluminum (Al) ions may be used as the p-type impurity ions instead of B ions. Further, B ions and Al ions may be used in combination. Here, the case where the gate region 51 and the guard ring 58 are formed at the same time has been described, but they may be formed by different ion implantation steps and heat treatment steps. In addition, the n + region 61 and the depletion layer limiting region 4 in FIG. 13A, the trench in FIG. 13B, and FIG. 14A.
The formation order of the gate region 51 and the guard ring 58 of
The present invention is not limited to the one shown here, and may be replaced.
【0109】(ヘ)次に、CVD法を用いて、トレンチ
59の底面及び側面、及びn型高抵抗層2の上面に酸化
膜及び窒化膜等の絶縁膜を成膜する。そして、図12の
第2の絶縁膜57bが形成される領域にマスクを形成す
る。このマスクを介してRIE等の異方性エッチングに
より絶縁膜を選択的に除去する。図14(b)に示すよ
うに、第1の絶縁膜57a及び第2の絶縁膜57bが形
成され、ソース領域52、ゲート領域51、空乏層制限
領域4が表出する。なおこのとき、異方性エッチングの
エッチング条件を、トレンチの側面に第1の絶縁膜57
aが形成されるように設定する。(F) Next, an insulating film such as an oxide film and a nitride film is formed on the bottom surface and the side surface of the trench 59 and the upper surface of the n-type high resistance layer 2 by the CVD method. Then, a mask is formed in the region where the second insulating film 57b of FIG. 12 is formed. The insulating film is selectively removed through this mask by anisotropic etching such as RIE. As shown in FIG. 14B, the first insulating film 57a and the second insulating film 57b are formed, and the source region 52, the gate region 51, and the depletion layer restricted region 4 are exposed. At this time, the etching conditions for anisotropic etching are set so that the first insulating film 57 is formed on the side surface of the trench.
a is formed.
【0110】(ト)次に、図14(b)に示すように、
気相選択成長法により、表出したソース領域52、ゲー
ト領域51、空乏層制限領域4の上に厚さ100nm程
度のシリコン(Si)膜65を選択的に形成する。この
時、Si膜65の原料ガスとして、例えばSiH2Cl
2ガスとHClガスの混合ガスをH2ガスで希釈したも
のを用いる。圧力は、例えば10Torr台の低圧力に
設定する。なお、原料ガスとして、SiH2Cl2ガス
の代わりにSiH4ガス或いはSi2H6ガスを用いて
もよい。また、Si膜65の厚さは、第1及び第2の絶
縁膜57a、57bの上にSi膜が成長しないように、
100nm以下にする必要がある。(G) Next, as shown in FIG.
A silicon (Si) film 65 having a thickness of about 100 nm is selectively formed on the exposed source region 52, gate region 51, and depletion layer limiting region 4 by the vapor phase selective growth method. At this time, as a raw material gas for the Si film 65, for example, SiH 2 Cl
A mixed gas of 2 gas and HCl gas diluted with H 2 gas is used. The pressure is set to a low pressure on the order of 10 Torr, for example. As the source gas, SiH 4 gas or Si 2 H 6 gas may be used instead of SiH 2 Cl 2 gas. The thickness of the Si film 65 is set so that the Si film does not grow on the first and second insulating films 57a and 57b.
It should be 100 nm or less.
【0111】(チ)次に、図14(c)に示すように、
トレンチ59の底面及び側面、及びn型高抵抗層2の上
面に真空蒸着法或いはスパッタリング法により厚さ33
nmのNi膜66を堆積する。ここで、Si膜65の厚
さ(100nm)及びNi膜66の厚さ(33nm)
は、化学量論的組成比が1:2(=Ni:Si)となる
ように選択されている。その後、真空または不活性ガス
の中で600℃〜1100℃、望ましくは900℃程度
の熱処理を施して、Si膜65とNi膜66を過不足無
くシリサイド反応させる。ソース領域52、ゲート領域
51、及び空乏層制限領域4の上にNiのダイシリサイ
ド膜(NiSi2膜)が形成される。n型高抵抗層2の
上面を化学洗浄処理することにより、未反応なNi膜6
6を除去する。すなわち、第1及び第2の絶縁膜57
a、57bの上に堆積されたNi膜66を除去する。(H) Next, as shown in FIG.
A thickness 33 is formed on the bottom surface and the side surface of the trench 59 and on the upper surface of the n-type high resistance layer 2 by a vacuum deposition method or a sputtering method.
A Ni film 66 having a thickness of nm is deposited. Here, the thickness of the Si film 65 (100 nm) and the thickness of the Ni film 66 (33 nm)
Are selected such that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= Ni: Si). After that, heat treatment is performed at 600 ° C. to 1100 ° C., preferably about 900 ° C. in a vacuum or an inert gas to cause the Si film 65 and the Ni film 66 to undergo a silicide reaction without excess or deficiency. A Ni disilicide film (NiSi 2 film) is formed on the source region 52, the gate region 51, and the depletion layer limiting region 4. By chemically cleaning the upper surface of the n-type high resistance layer 2, the unreacted Ni film 6
Remove 6. That is, the first and second insulating films 57
The Ni film 66 deposited on a and 57b is removed.
【0112】(リ)最後に、真空蒸着法或いはスパッタ
リング法を用いて、n型低抵抗基板1の裏面に厚さ約1
μmのNi膜を堆積する。1000℃程度のシンター処
理により図14(c)に示すようにドレイン電極56を
形成する。以上の工程を経て、図12に示したトレンチ
型静電誘導トランジスタが完成する。(I) Finally, a thickness of about 1 is formed on the back surface of the n-type low resistance substrate 1 by using the vacuum evaporation method or the sputtering method.
A μm Ni film is deposited. A drain electrode 56 is formed as shown in FIG. 14C by a sintering process at about 1000 ° C. Through the above steps, the trench static induction transistor shown in FIG. 12 is completed.
【0113】ソース領域52、ゲート領域51、及び空
乏層制限領域4の上へのSi膜65の選択成長技術、及
びその後に続くシリサイドプロセス技術を組み合わせる
ことにより、ダイシリサイド膜(NiSi2膜)からな
るソース電極54、ゲート電極53、及び空乏層制限電
極55を自己整合的に同時に形成することができる。By combining the selective growth technique of the Si film 65 on the source region 52, the gate region 51, and the depletion layer confined region 4, and the subsequent silicide process technique, the disilicide film (NiSi 2 film) is removed. The source electrode 54, the gate electrode 53, and the depletion layer limiting electrode 55 can be simultaneously formed in a self-aligned manner.
【0114】以上説明したように、ソース電極54、ゲ
ート電極53、及び空乏層制限電極55は、Si膜65
とNi膜66のシリサイド反応のみから生成されるNi
Si 2膜であるため、シリサイド反応の際にSiC基板
14内のSi原子を消費することはない。このため、ソ
ース領域52とソース電極54とのオーミック接続界面
における組成変化が急峻となり、この界面構造を反映し
てバリアハイトは0.5eV程度と非常に低い値とな
る。その結果、ソース領域52とソース電極54との接
触抵抗は1x10−6Ωcm2以下という非常に良好な
オーミック特性が得られる。また同時に形成されるゲー
ト領域51とゲート電極53とのオーミック接続界面に
おいても、同じく急峻な界面構造を反映して接触抵抗が
1x10− 6Ωcm2以下という非常に良好なオーミッ
ク特性を得ることができる。As described above, the source electrode 54, the gate
The gate electrode 53 and the depletion layer limiting electrode 55 are the Si film 65.
Produced only by the silicide reaction between Ni and Ni film 66
Si TwoSince it is a film, the SiC substrate during the silicide reaction
It does not consume the Si atoms in 14. For this reason,
Ohmic connection interface between the source region 52 and the source electrode 54
The composition change in the
The barrier height is as low as 0.5 eV.
It As a result, the contact between the source region 52 and the source electrode 54
Touch resistance is 1x10-6Ω cmTwoVery good with
Ohmic characteristics can be obtained. In addition, the game formed simultaneously
On the ohmic connection interface between the gate region 51 and the gate electrode 53.
In addition, the contact resistance also reflects the steep interface structure.
1x10− 6Ω cmTwoVery good ohmi
It is possible to obtain the characteristics.
【0115】一方、従来技術では界面の組成変化が緩慢
となりバリアハイトも1.2eV程度と高くなってしま
う。その結果、特にゲート領域とNi2Si膜とのオー
ミック接続においては、接触抵抗は1x10−2Ωcm
2以上と非常に高くなり、またショットキーライクな特
性を示してしまう。On the other hand, in the prior art, the compositional change at the interface becomes slow and the barrier height becomes as high as about 1.2 eV. As a result, the contact resistance is 1 × 10 −2 Ωcm particularly in the ohmic connection between the gate region and the Ni 2 Si film.
It becomes extremely high at 2 or more, and also exhibits Schottky-like characteristics.
【0116】<トレンチ型静電誘導トランジスタの電気
特性>以上の製造方法により製造されたトレンチ型静電
誘導トランジスタの電気的特性を評価した結果は、以下
の通りである。耐圧1000Vのトレンチ型静電誘導ト
ランジスタにおいて、ゲート電圧−40V及びドレイン
電圧600Vを印加した時、ドレイン電流は1x10
−6A/cm2と非常に低い値を示した。また、順方向
電流密度が100A/cm2である時、順方向オン電圧
は1.5Vであった。<Electrical Characteristics of Trench Type Static Induction Transistor> The results of evaluating the electrical characteristics of the trench type static induction transistor manufactured by the above manufacturing method are as follows. In a trench type static induction transistor having a breakdown voltage of 1000V, when a gate voltage of -40V and a drain voltage of 600V are applied, the drain current is 1x10.
It showed a very low value of −6 A / cm 2 . Further, when the forward current density was 100 A / cm 2 , the forward ON voltage was 1.5V.
【0117】一方、従来技術に係るNi2Siオーミッ
クコンタクトを用いたトレンチ型静電誘導トランジスタ
では、ゲート電極の接触抵抗が1x10−2Ωcm2以
上と非常に高く、またショットキーライクな特性を示し
てしまう。そのため、ゲート電極53に負バイアスを印
加してもゲート電極53とゲート領域51の接続界面で
電界が保持され、ゲート領域51自体に電圧が加わら
ず、満足なオフ動作を行うことができない。On the other hand, the trench type static induction transistor using the Ni 2 Si ohmic contact according to the prior art has a very high contact resistance of the gate electrode of 1 × 10 −2 Ωcm 2 or more and shows Schottky-like characteristics. Will end up. Therefore, even if a negative bias is applied to the gate electrode 53, an electric field is held at the connection interface between the gate electrode 53 and the gate region 51, and no voltage is applied to the gate region 51 itself, so that a satisfactory off operation cannot be performed.
【0118】従って、第4の実施の形態に係るトレンチ
型静電誘導トランジスタによれば、ソース電極54、ゲ
ート電極53、及び空乏層制限電極55にNiSi2膜
を用いることにより、耐圧、漏れ電流等のゲート耐圧特
性を損なうことなく、順方向のオン電圧を効果的に引き
下げることができる。また、ゲート電極53とゲート領
域51の接続界面で電界が保持されずにゲート領域51
自体にゲート電圧が加わり、満足なオフ動作を高速に行
うことができる。よって、デバイスのスイッチング速度
が向上する。ここでは、高融点金属の電極材料としてN
iを用いた場合を例に示したが、他の材料であるTi、
V、Cr、Ni、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wを
用いた場合も同様な方法によりダイシリサイド構造のゲ
ート電極53及びソース電極54を形成することができ
同様な結果を得ることができた。Therefore, according to the trench type static induction transistor of the fourth embodiment, by using the NiSi 2 film for the source electrode 54, the gate electrode 53, and the depletion layer limiting electrode 55, the breakdown voltage and the leakage current are reduced. The forward ON voltage can be effectively reduced without impairing the gate breakdown voltage characteristics such as In addition, the electric field is not retained at the connection interface between the gate electrode 53 and the gate region 51, and
A gate voltage is applied to itself, and a satisfactory off operation can be performed at high speed. Therefore, the switching speed of the device is improved. Here, N is used as the electrode material of the refractory metal.
Although an example using i is shown, other materials such as Ti,
Even when V, Cr, Ni, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta or W is used, the gate electrode 53 and the source electrode 54 having the disilicide structure can be formed by the same method, and similar results can be obtained. did it.
【0119】また、第4の実施の形態の変形例として、
本発明を静電誘導サイリスタにも適用できる。静電誘導
サイリスタの場合、図12に示した低抵抗基板1の導電
型をp型にすればよい。Further, as a modification of the fourth embodiment,
The present invention can also be applied to an electrostatic induction thyristor. In the case of the static induction thyristor, the conductivity type of the low resistance substrate 1 shown in FIG. 12 may be p type.
【0120】(第5の実施の形態)
<バイポーラトランジスタの構成>第5の実施の形態に
係る半導体装置は、コレクタ層を含むSiC基板上にメ
サ形状のベース層及びエミッタ層が各々形成され、更に
コレクタ層の上部においてベース層の外側に接合終端領
域及び空乏層制限領域が形成されたバイポーラトランジ
スタである。(Fifth Embodiment) <Structure of Bipolar Transistor> In a semiconductor device according to a fifth embodiment, a mesa-shaped base layer and an emitter layer are formed on a SiC substrate including a collector layer. Further, it is a bipolar transistor in which a junction termination region and a depletion layer limiting region are formed outside the base layer above the collector layer.
【0121】図15に示すように、バイポーラトランジ
スタは、n型高抵抗のSiC基板14と、SiC基板1
4の上に形成されたメサ形状のp型のベース層79と、
ベース層79の上に形成されたメサ形状のn型のエミッ
タ層72と、ベース層79の上部においてエミッタ層7
2の外側に形成されたp型低抵抗のベースコンタクト領
域71と、SiC基板14の上部においてベース層79
の外側に形成されたp型の接合終端領域78と、SiC
基板14の上部において接合終端領域78の外側に形成
されたn型の空乏層制限領域4と、エミッタ層72にオ
ーミック接続されたエミッタ電極74と、ベースコンタ
クト領域71にオーミック接続されたベース電極73
と、空乏層制限領域4にオーミック接続された空乏層制
限電極55と、SiC基板14の下面にオーミック接続
されたコレクタ電極76とを少なくとも有する。エミッ
タ電極74及びベース電極73は、少なくともオーミッ
ク接続界面に配置された高融点金属のシリサイド膜をそ
れぞれ有する。As shown in FIG. 15, the bipolar transistor includes an n-type high resistance SiC substrate 14 and an SiC substrate 1.
4, a mesa-shaped p-type base layer 79 formed on
The mesa-shaped n-type emitter layer 72 formed on the base layer 79 and the emitter layer 7 on the base layer 79.
2 and a p-type low resistance base contact region 71 formed outside the base layer 79 and the base layer 79 on the SiC substrate 14.
P-type junction termination region 78 formed on the outside of the
The n-type depletion layer limiting region 4 formed outside the junction termination region 78 in the upper portion of the substrate 14, the emitter electrode 74 ohmic-connected to the emitter layer 72, and the base electrode 73 ohmic-connected to the base contact region 71.
And at least a depletion layer limiting electrode 55 ohmic-connected to the depletion layer limiting region 4, and a collector electrode 76 ohmic-connected to the lower surface of the SiC substrate 14. The emitter electrode 74 and the base electrode 73 each include a refractory metal silicide film disposed at least at the ohmic contact interface.
【0122】第5の実施の形態において、バイポーラト
ランジスタは、エミッタ層72の側面に形成された第1
の側壁絶縁膜77aと、ベース層79の側面及び接合終
端領域78及びSiC基板14の上面に形成された第2
の側壁絶縁膜77bとを更に有する。SiC基板14
は、窒素(N)或いはリン(P)等のn型不純物が高濃
度に添加されたSiCから成る低抵抗基板1と、低抵抗
基板1の上に配置された、低抵抗基板1に比してn型不
純物濃度の低いn型高抵抗のコレクタ層80とを備え
る。In the fifth embodiment, the bipolar transistor is the first transistor formed on the side surface of the emitter layer 72.
Of the side wall insulating film 77a, the side surface of the base layer 79, the junction termination region 78, and the upper surface of the SiC substrate 14.
And a side wall insulating film 77b. SiC substrate 14
Is a low resistance substrate 1 made of SiC to which an n-type impurity such as nitrogen (N) or phosphorus (P) is added at a high concentration, and a low resistance substrate 1 arranged on the low resistance substrate 1 And an n-type high resistance collector layer 80 having a low n-type impurity concentration.
【0123】ベース層79は、コレクタ層80上の一部
分に配置されている。接合終端領域78及び空乏層制限
領域4は、ベース層79が配置されていないコレクタ層
80の上部に配置され、コレクタ層80の上面に表出し
ている。The base layer 79 is arranged on a part of the collector layer 80. The junction termination region 78 and the depletion layer limiting region 4 are arranged on the collector layer 80 where the base layer 79 is not arranged and exposed on the upper surface of the collector layer 80.
【0124】エミッタ層72は、ベース層79上の一部
分に配置されている。第1の側壁絶縁膜77aは、エミ
ッタ層72の側面に沿ってベース層79上の一部分に配
置されている。ベースコンタクト領域71は、エミッタ
層72及び第1の側壁絶縁膜77aが配置されていない
ベース層79の上部に配置されている。The emitter layer 72 is arranged on a part of the base layer 79. The first side wall insulating film 77 a is arranged on a part of the base layer 79 along the side surface of the emitter layer 72. The base contact region 71 is arranged on the base layer 79 where the emitter layer 72 and the first sidewall insulating film 77a are not arranged.
【0125】エミッタ電極74、ベース電極73及び空
乏層制限電極55は、それぞれ 高融点金属のシリサイ
ド膜から成る。「高融点 金属のシリサイド膜」とし
て、Niのダイシリサイド膜(NiSi2膜)を使用し
ている。The emitter electrode 74, the base electrode 73 and the depletion layer limiting electrode 55 are each made of a refractory metal silicide film. As the “high melting point metal silicide film”, a Ni disilicide film (NiSi 2 film) is used.
【0126】コレクタ電極76は、低抵抗基板1の下面
にオーミック接続されている。コレクタ層80にコレク
タ電極76をオーミック接続させる他の手段があれば、
低抵抗基板1は不要となり、SiC基板14をコレクタ
層80だけで構成しても構わない。The collector electrode 76 is ohmic-connected to the lower surface of the low resistance substrate 1. If there is another means for ohmic-connecting the collector electrode 76 to the collector layer 80,
The low resistance substrate 1 is unnecessary, and the SiC substrate 14 may be composed of only the collector layer 80.
【0127】第1の側壁絶縁膜77aは、エミッタ層7
2とベース電極73の間、及びエミッタ層72とベース
コンタクト領域71との間を絶縁する。第2の側壁絶縁
膜77bは、ベース層79の側面及び接合終端領域78
及びコレクタ層80の上面に配置されている。即ち、第
2の側壁絶縁膜77bは、ベース層79の側面及びベー
ス層79の側面から空乏層制限領域55までの領域に配
置されている。The first sidewall insulating film 77a is formed of the emitter layer 7
2 and the base electrode 73 and between the emitter layer 72 and the base contact region 71 are insulated. The second sidewall insulating film 77b is formed on the side surface of the base layer 79 and the junction termination region 78.
And the upper surface of the collector layer 80. That is, the second sidewall insulating film 77b is arranged in the side surface of the base layer 79 and in the area from the side surface of the base layer 79 to the depletion layer restriction region 55.
【0128】接合終端領域78は、デバイスの耐圧化を
図る為の接合終端構造を為す部分であり、ここではジャ
ンクション・ターミネーション・エクステンション(J
TE)構造を用いている。空乏層制限領域4は、図1に
示した空乏層制限領域4と同一であり、説明を省略す
る。The junction termination region 78 is a portion which constitutes a junction termination structure for increasing the withstand voltage of the device. Here, the junction termination extension (J
TE) structure is used. The depletion layer restricted region 4 is the same as the depletion layer restricted region 4 shown in FIG.
【0129】バイポーラトランジスタの平面形状は、図
2に示した2つのp型低抵抗領域3を1つのエミッタ層
72に置き換え、ガードリング8をベースコンタクト領
域71に置き換えたものと実質的に同じである。なお、
バイポーラトランジスタにおいては、ベースコンタクト
領域71と空乏層制限領域4との間にリング状(方形
状)の接合終端領域78が配置される。各電極領域は図
2に示したリング状に限られず、図11に示したストラ
イプ状であっても構わない。The planar shape of the bipolar transistor is substantially the same as that shown in FIG. 2 in which the two p-type low resistance regions 3 are replaced by one emitter layer 72 and the guard ring 8 is replaced by the base contact region 71. is there. In addition,
In the bipolar transistor, a ring-shaped (rectangular) junction termination region 78 is arranged between the base contact region 71 and the depletion layer restriction region 4. Each electrode region is not limited to the ring shape shown in FIG. 2 and may be the stripe shape shown in FIG.
【0130】<バイポーラトランジスタの製造方法>次
に、図15に示したバイポーラトランジスタの製造方法
を図16、図17を参照して説明する。なお、以下に述
べるバイポーラトランジスタの製造方法は、これ以外の
種々の製造方法により、実現可能であることは勿論であ
る。<Method of Manufacturing Bipolar Transistor> Next, a method of manufacturing the bipolar transistor shown in FIG. 15 will be described with reference to FIGS. It is needless to say that the bipolar transistor manufacturing method described below can be realized by various manufacturing methods other than this.
【0131】(イ)先ず、n型不純物濃度1x1019
cm−3、厚さ300μmのSiCからなる低抵抗基板
1の上に、エピタキシャル成長法によりn型不純物濃度
1x1016cm−3、厚さ8μmのn型高抵抗のコレ
クタ層80を形成する。これにより、n型高抵抗のSi
C基板14が用意される。(A) First, the n-type impurity concentration is 1 × 10 19
An n-type high-resistance collector layer 80 having an n-type impurity concentration of 1 × 10 16 cm −3 and a thickness of 8 μm is formed on the low-resistance substrate 1 made of SiC and having a thickness of cm −3 and a thickness of 300 μm by an epitaxial growth method. As a result, n-type high resistance Si
The C substrate 14 is prepared.
【0132】(ロ)次に、図16(a)に示すように、
コレクタ層80の上に、エピタキシャル成長法によりp
型不純物濃度3x1018cm−3、厚さ0.1μmの
ベース層79を形成する。同様に、ベース層79の上に
n型不純物濃度1x1019cm−3、厚さ0.4μm
のn型低抵抗のエミッタ層72を形成する。(B) Next, as shown in FIG.
P is formed on the collector layer 80 by an epitaxial growth method.
A base layer 79 having a type impurity concentration of 3 × 10 18 cm −3 and a thickness of 0.1 μm is formed. Similarly, an n-type impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 and a thickness of 0.4 μm are formed on the base layer 79.
An n-type low resistance emitter layer 72 is formed.
【0133】(ハ)次に、エミッタ層72の上に図15
に示したベース層79の形状を有する酸化膜或いは金属
膜を形成する。酸化膜或いは金属膜をマスクとしてRI
E等の異方性エッチングによりエミッタ層72及びベー
ス層79をメサ形状に加工する。次に、マスクを除去し
た後、エミッタ層72の上に図15に示したエミッタ層
72の形状を有する酸化膜或いは金属膜を形成する。酸
化膜或いは金属膜をマスクとしてRIE等の異方性エッ
チングによりエミッタ層72をメサ形状に加工する。な
お、エミッタ層72及びベース層79のメサ加工の順序
を入れ替えて実施しても構わない。これにより、図16
(b)に示すように、SiC基板14の上にメサ形状を
有するエミッタ層72及びベース層79が形成される。(C) Next, as shown in FIG.
An oxide film or a metal film having the shape of the base layer 79 shown in FIG. RI using an oxide film or a metal film as a mask
The emitter layer 72 and the base layer 79 are processed into a mesa shape by anisotropic etching such as E. Next, after removing the mask, an oxide film or a metal film having the shape of the emitter layer 72 shown in FIG. 15 is formed on the emitter layer 72. The emitter layer 72 is processed into a mesa shape by anisotropic etching such as RIE using the oxide film or the metal film as a mask. Note that the emitter layer 72 and the base layer 79 may be performed by changing the order of mesa processing. As a result, FIG.
As shown in (b), a mesa-shaped emitter layer 72 and a base layer 79 are formed on the SiC substrate 14.
【0134】(ニ)次に、エミッタ層72、ベース層7
9及びコレクタ層80の上に、酸化膜を成膜する。フォ
トリソグラフィ法及びRIE法などを用いて選択的に酸
化膜を除去して、図16(c)に示すように、ベースコ
ンタクト領域71及び接合終端領域78に開口を有する
マスク81を形成する。マスク81を介してベース層7
9及びコレクタ層80に選択的にアルミニウム(Al)
イオンなどのp型不純物イオンを注入する。ここでは、
Alイオンを、加速エネルギー20keV、ドーズ量2
x1015cm−2の条件でイオン注入する。マスク8
1を除去した後、1600℃程度の活性化熱処理を施
す。図16(c)に示すように、各深さ0.05μm、
p型不純物濃度1x1021cm−3のベースコンタク
ト領域71及び接合終端領域78が形成される。(D) Next, the emitter layer 72 and the base layer 7
An oxide film is formed on the collector layer 80 and the collector layer 80. The oxide film is selectively removed by using the photolithography method and the RIE method, and as shown in FIG. 16C, a mask 81 having openings in the base contact region 71 and the junction termination region 78 is formed. Base layer 7 through mask 81
9 and the collector layer 80 are selectively aluminum (Al)
P-type impurity ions such as ions are implanted. here,
Al ion, acceleration energy 20 keV, dose 2
Ion implantation is performed under the condition of x10 15 cm -2 . Mask 8
After 1 is removed, activation heat treatment at about 1600 ° C. is performed. As shown in FIG. 16C, each depth is 0.05 μm,
A base contact region 71 and a junction termination region 78 having a p-type impurity concentration of 1 × 10 21 cm −3 are formed.
【0135】なお、p型不純物イオンとしてAlイオン
に特定されることはなく、ボロン(B)イオンを用いて
もよい。またAlイオン及びBイオンを組み合わせて用
いてもよい。ここでは、ベースコンタクト領域71及び
接合終端領域78を同時に形成する場合について示した
が、異なるイオン注入工程及び熱処理工程により形成し
ても構わない。The p-type impurity ions are not limited to Al ions, and boron (B) ions may be used. Alternatively, Al ions and B ions may be used in combination. Here, the case where the base contact region 71 and the junction termination region 78 are formed at the same time has been described, but they may be formed by different ion implantation steps and heat treatment steps.
【0136】(ホ)次に、エミッタ層72、ベース層7
9及びコレクタ層80の上に、酸化膜を成膜する。フォ
トリソグラフィ法及びRIE法などを用いて選択的に酸
化膜を除去して、図17(a)に示すように、空乏層制
限領域4に開口を有するマスク82を形成する。マスク
82を介してコレクタ層80に選択的にリン(P)イオ
ンなどのn型不純物イオンを注入する。ここでは、Pイ
オンを、加速エネルギー10〜250keV、総ドーズ
5x1015cm−2の多段注入により、コレクタ層8
0の上面から深さ0.3μm程度の領域にイオン注入す
る。マスク82を除去した後、1600℃程度の活性化
熱処理を施す。図17(a)に示すように、n型不純物
濃度1x1020cm−3の空乏層制限領域207が形
成される。(E) Next, the emitter layer 72 and the base layer 7
An oxide film is formed on the collector layer 80 and the collector layer 80. The oxide film is selectively removed by using the photolithography method and the RIE method, and a mask 82 having an opening in the depletion layer limiting region 4 is formed as shown in FIG. N-type impurity ions such as phosphorus (P) ions are selectively implanted into the collector layer 80 through the mask 82. Here, the P layer is subjected to multi-stage implantation with an acceleration energy of 10 to 250 keV and a total dose of 5 × 10 15 cm −2 , whereby the collector layer 8 is formed.
Ions are implanted from the upper surface of 0 into a region having a depth of about 0.3 μm. After removing the mask 82, activation heat treatment at about 1600 ° C. is performed. As shown in FIG. 17A, a depletion layer restriction region 207 having an n-type impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 is formed.
【0137】なお、n型不純物イオンとしてPイオンに
特定されることはなく、窒素(N)イオンを用いてもよ
い。またPイオン及びNイオンを組み合わせて用いても
よい。また、図16(c)のベースコンタクト領域71
及び接合終端領域78と、図17(a)の空乏層制限領
域4との形成順序は、ここに示したものに限らず、入れ
替えて実施してもよい。It should be noted that nitrogen (N) ions may be used as n-type impurity ions without being limited to P ions. Also, P ions and N ions may be used in combination. In addition, the base contact region 71 of FIG.
The order of forming the junction terminating region 78 and the depletion layer limiting region 4 of FIG. 17A is not limited to that shown here, and may be replaced with each other.
【0138】(ヘ)次に、CVD法を用いて、エミッタ
層72、ベース層79及びコレクタ層80の上に酸化膜
及び窒化膜等の絶縁膜を成膜する。第2の側壁絶縁膜7
7bが形成される領域に選択的にマスクを形成する。こ
のマスクを介してRIE等の異方性エッチングを行い、
エミッタ層72、ベースコンタクト領域71及び空乏層
制限領域4の上の絶縁膜を選択的に除去する。図17
(b)に示すように、第1の側壁絶縁膜77a及び第2
の側壁絶縁膜77bが形成され、エミッタ層72、ベー
スコンタクト領域71、空乏層制限領域4が表出する。
なおこのとき、異方性エッチングのエッチング条件を、
エミッタ層72の側面に第1の側壁絶縁膜77aが形成
されるように設定する。(F) Next, an insulating film such as an oxide film and a nitride film is formed on the emitter layer 72, the base layer 79 and the collector layer 80 by the CVD method. Second sidewall insulating film 7
A mask is selectively formed in the region where 7b is formed. Anisotropic etching such as RIE is performed through this mask,
The insulating film on the emitter layer 72, the base contact region 71 and the depletion layer limiting region 4 is selectively removed. FIG. 17
As shown in (b), the first sidewall insulating film 77a and the second sidewall insulating film 77a
The side wall insulating film 77b is formed, and the emitter layer 72, the base contact region 71, and the depletion layer limiting region 4 are exposed.
At this time, the etching conditions for anisotropic etching are
It is set so that the first sidewall insulating film 77a is formed on the side surface of the emitter layer 72.
【0139】(ト)次に、図17(b)に示すように、
気相選択成長法により、表出したエミッタ層72、ベー
スコンタクト領域71及び空乏層制限領域4の上に厚さ
100nm程度のシリコン(Si)膜83を選択的に成
長させる。この時、Si膜83の原料ガスとして、例え
ばSiH2Cl2ガスとHClガスの混合ガスをH2ガ
スで希釈したものを用いる。圧力は、例えば10Tor
r台の低圧力に設定する。なお、原料ガスとして、Si
H2Cl2ガスの代わりにSiH4ガス或いはSi2H
6ガスを用いてもよい。また、Si膜83の厚さは、第
1及び第2の側壁絶縁膜77a、77bの上にSi膜が
成長しないように、100nm以下にする必要がある。(G) Next, as shown in FIG.
A silicon (Si) film 83 having a thickness of about 100 nm is selectively grown on the exposed emitter layer 72, base contact region 71 and depletion layer limiting region 4 by the vapor phase selective growth method. At this time, as the source gas of the Si film 83, for example, a mixed gas of SiH 2 Cl 2 gas and HCl gas diluted with H 2 gas is used. The pressure is, for example, 10 Tor
Set to low pressure of r units. As a source gas, Si
SiH 4 gas or Si 2 H instead of H 2 Cl 2 gas
You may use 6 gas. Further, the thickness of the Si film 83 needs to be 100 nm or less so that the Si film does not grow on the first and second sidewall insulating films 77a and 77b.
【0140】(チ)次に、図17(c)に示すように、
Si膜83及び第1及び第2の側壁絶縁膜77a、77
bの上に真空蒸着法或いはスパッタリング法により厚さ
33nmのニッケル(Ni)膜84を堆積する。ここ
で、Si膜83の厚さ(100nm)及びNi膜84の
厚さ(33nm)は、化学量論的組成比が1:2(=N
i:Si)となるように選択されている。その後、真空
または不活性ガスの中で600℃〜1100℃、望まし
くは900℃程度の熱処理を施して、Si膜83とNi
膜84を過不足無くシリサイド反応させる。エミッタ層
72、ベースコンタクト領域71及び空乏層制限領域4
の上にNiのダイシリサイド膜(NiSi 2膜)が形成
される。コレクタ層80の上面側を化学洗浄処理するこ
とにより、未反応なNi膜84を除去する。すなわち、
第1及び第2の側壁絶縁膜77a、77bの上に堆積さ
れたNi膜84を除去する。(H) Next, as shown in FIG.
Si film 83 and first and second sidewall insulating films 77a, 77
thickness on b by vacuum deposition or sputtering
A 33 nm nickel (Ni) film 84 is deposited. here
Of the Si film 83 (100 nm) and the Ni film 84
The thickness (33 nm) has a stoichiometric composition ratio of 1: 2 (= N
i: Si). Then vacuum
Or 600 ° C to 1100 ° C in an inert gas, as desired
Or heat treatment at about 900 ° C. to remove Si film 83 and Ni.
The film 84 is silicide-reacted without excess or deficiency. Emitter layer
72, base contact region 71, and depletion layer limiting region 4
On top of the Ni disilicide film (NiSi TwoFilm) formed
To be done. The upper surface side of the collector layer 80 may be chemically cleaned.
Thus, the unreacted Ni film 84 is removed. That is,
Deposited on the first and second sidewall insulating films 77a and 77b.
The Ni film 84 thus removed is removed.
【0141】(リ)最後に、真空蒸着法或いはスパッタ
リング法を用いて、n型低抵抗基板1の下面に厚さ約1
μmのNi膜を堆積する。1000℃程度のシンター処
理によりコレクタ電極76を形成する。以上の工程を経
て、図15に示したバイポーラトランジスタが完成す
る。(I) Finally, the thickness of about 1 is formed on the lower surface of the n-type low resistance substrate 1 by using the vacuum evaporation method or the sputtering method.
A μm Ni film is deposited. The collector electrode 76 is formed by a sintering process at about 1000 ° C. Through the above steps, the bipolar transistor shown in FIG. 15 is completed.
【0142】エミッタ層72、ベースコンタクト領域7
1及び空乏層制限領域4の上へのSi膜83の選択成長
技術、及びその後に続くシリサイドプロセス技術を組み
合わせることにより、ダイシリサイド膜(NiSi
2膜)からなるエミッタ電極74、ベース電極73及び
空乏層制限電極55を自己整合的に同時に形成すること
ができる。Emitter layer 72, base contact region 7
1 and the depletion layer confined region 4 by combining the selective growth technique of the Si film 83 and the subsequent silicide process technique, the disilicide film (NiSi
It is possible to simultaneously form the emitter electrode 74, the base electrode 73, and the depletion layer limiting electrode 55 composed of two films in a self-aligned manner.
【0143】以上説明したように、エミッタ電極74、
ベース電極73及び空乏層制限電極55は、Si膜83
とNi膜84のシリサイド反応のみから生成されるNi
Si 2膜であるため、シリサイド反応の際にSiC基板
14内のSi原子を消費することはない。このため、エ
ミッタ層72とエミッタ電極74とのオーミック接続界
面における組成変化が急峻となり、この界面構造を反映
してバリアハイトは0.5eV程度と非常に低い値とな
る。その結果、エミッタ層72とエミッタ電極74との
接触抵抗は1x10−6Ωcm2以下という非常に良好
なオーミック特性が得られる。また同時に形成されるベ
ースコンタクト領域71とベース電極73とのオーミッ
ク接続においても、同じく急峻な界面構造を反映して接
触抵抗が1x10−5Ωcm2以下という非常に良好な
オーミック特性を得ることができる。As described above, the emitter electrode 74,
The base electrode 73 and the depletion layer limiting electrode 55 are formed of the Si film 83.
And Ni formed only by the silicide reaction of the Ni film 84
Si TwoSince it is a film, the SiC substrate during the silicide reaction
It does not consume the Si atoms in 14. For this reason,
Ohmic connection field between the miter layer 72 and the emitter electrode 74
The composition change on the surface becomes steep and this interface structure is reflected
And the barrier height is as low as 0.5 eV.
It As a result, the emitter layer 72 and the emitter electrode 74
Contact resistance is 1x10-6Ω cmTwoVery good with
Good ohmic characteristics can be obtained. In addition,
Ohmic contact between the base contact region 71 and the base electrode 73.
The same applies to the connection, reflecting the sharp interface structure.
Touch resistance is 1x10-5Ω cmTwoVery good with
Ohmic characteristics can be obtained.
【0144】一方、従来技術では界面の組成変化が緩慢
となりバリアハイトも1.2eV程度と高くなってしま
う。その結果、特にベースコンタクト領域71とベース
電極(Ni2Si)73とのオーミック接続において
は、接触抵抗は1x10−2Ωcm2以上と非常に高く
なり、またショットキーライクな特性を示してしまう。On the other hand, in the prior art, the compositional change at the interface becomes slow and the barrier height becomes as high as about 1.2 eV. As a result, particularly in the ohmic connection between the base contact region 71 and the base electrode (Ni 2 Si) 73, the contact resistance becomes extremely high at 1 × 10 −2 Ωcm 2 or more, and a Schottky-like characteristic is exhibited.
【0145】<バイポーラトランジスタの電気特性>以
上の製造方法により製造されたバイポーラトランジスタ
の電気的特性を評価した結果は、以下の通りである。ベ
ース開放時のコレクタ−エミッタ間の阻止電圧(BV
CEO)は約1000Vであった。また、順方向電流密
度が100A/cm2である時、順方向オン電圧は1.
3Vであり、オン抵抗は7mΩ・cm2と非常に低い値
を示した。<Electrical Characteristics of Bipolar Transistor> The results of evaluating the electrical characteristics of the bipolar transistor manufactured by the above manufacturing method are as follows. Collector-emitter blocking voltage (BV
CEO ) was about 1000V. Further, when the forward current density is 100 A / cm 2 , the forward ON voltage is 1.
It was 3 V, and the on-resistance was a very low value of 7 mΩ · cm 2 .
【0146】一方、従来技術に係るNi2Siオーミッ
クコンタクトを用いたバイポーラトランジスタでは、特
にベース電極の接触抵抗が1x10−2Ωcm2以上と
非常に高く、またショットキーライクな特性を示してし
まう。そのため、ベース−エミッタ間のpn接合に順方
向電圧を印加してもベース電極界面で電界が保持され、
pn接合自体に電圧が加わらず、満足なオン動作を行う
ことができない。On the other hand, the bipolar transistor using the Ni 2 Si ohmic contact according to the related art has a very high contact resistance of 1 × 10 −2 Ωcm 2 or more, and exhibits Schottky-like characteristics. Therefore, even if a forward voltage is applied to the pn junction between the base and the emitter, the electric field is retained at the base electrode interface,
Since no voltage is applied to the pn junction itself, a satisfactory ON operation cannot be performed.
【0147】従って、第5の実施の形態に係るバイポー
ラトランジスタによれば、エミッタ電極74、ベース電
極73及び空乏層制限電極55にNiSi2膜を用いる
ことにより、バイポーラトランジスタにおいて理論値に
ほぼ近い耐圧を得ることが可能となり、同時にSiCの
優れた物性を引き出して低いオン電圧及びオン抵抗を実
現することができる。また、ベース電極73とベースコ
ンタクト領域71の接続界面で電界が保持されずにベー
ス−エミッタ間のpn接合自体にゲート電圧が加わり、
満足なオフ動作を高速に行うことができる。よって、デ
バイスのスイッチング速度が向上する。ここでは、高融
点金属の電極材料としてNiを用いた場合を例に示した
が、他の材料であるTi、V、Cr、Ni、Zr、N
b、Mo、Hf、Ta、Wを用いた場合も同様な方法に
よりダイシリサイド構造のエミッタ電極74、ベース電
極73及び空乏層制限電極55を形成することができ同
様な結果を得ることができた。Therefore, according to the bipolar transistor of the fifth embodiment, by using the NiSi 2 film for the emitter electrode 74, the base electrode 73 and the depletion layer limiting electrode 55, the bipolar transistor has a breakdown voltage close to the theoretical value. It is possible to obtain the above, and at the same time, the excellent physical properties of SiC can be brought out to realize a low on-voltage and an on-resistance. Further, the electric field is not retained at the connection interface between the base electrode 73 and the base contact region 71, and the gate voltage is applied to the pn junction itself between the base and the emitter,
Satisfactory off operation can be performed at high speed. Therefore, the switching speed of the device is improved. Here, the case where Ni is used as the electrode material of the refractory metal is shown as an example, but other materials such as Ti, V, Cr, Ni, Zr, and N are used.
When b, Mo, Hf, Ta, and W are used, the emitter electrode 74, the base electrode 73, and the depletion layer limiting electrode 55 having the disilicide structure can be formed by the same method, and similar results can be obtained. .
【0148】以上説明したように、本発明の第1乃至第
5の実施の形態によれば、SiC基板14上にSi膜及
び高融点金属膜を被着後、真空または不活性ガス中で6
00〜1100℃の範囲で熱処理を施して、金属ダイシ
リサイドを形成することにより、ショットキーコンタク
トにおいてはバリアハイトを0.65eV以下に、また
オーミックコンタクトにおいては接触抵抗を1×10
−6 Ωcm2 以下に低減できる。その結果、JBSダ
イオード、ショットキーダイオード、静電誘導トランジ
スタ、バイポーラトランジスタにおいて耐圧、漏れ電流
などの逆方向特性を損なうことなく、順方向のオン電圧
を効果的に引き下げることができる。As described above, according to the first to fifth embodiments of the present invention, after depositing the Si film and the refractory metal film on the SiC substrate 14, the Si film and the refractory metal film are deposited in vacuum or in an inert gas.
By performing heat treatment in the range of 0 to 1100 ° C. to form metal disilicide, the barrier height is 0.65 eV or less in the Schottky contact and the contact resistance is 1 × 10 5 in the ohmic contact.
It can be reduced to −6 Ωcm 2 or less. As a result, the forward ON voltage can be effectively lowered without impairing the reverse characteristics such as breakdown voltage and leakage current in the JBS diode, Schottky diode, static induction transistor, and bipolar transistor.
【0149】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は、第1乃至第5の実施の形態によって記載した
が、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限
定するものであると理解すべきではない。この開示から
当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術
が明らかとなろう。(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described by the first to fifth embodiments, but the description and drawings forming a part of this disclosure limit the present invention. Should not be understood. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
【0150】高融点金属として、第1、第2、第4、及
び第5の実施の形態においてはNi(ニッケル)を使用
し、第3の実施の形態においてはCo(コバルト)を使
用した場合について説明した。しかし、本発明において
適用可能な高融点金属は、これらに限られるものではな
い。Ni(ニッケル)或いはCo(コバルト)の代わり
に、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(C
r)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブ
デン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(T
a)、タングステン(W)などを使用することができ
る。また、第1乃至第5の実施の形態においてシリサイ
ド膜は、高融点金属元素MのMSi2 構造から成るダ
イシリサイド膜であった。しかし、本発明はこれに限定
されることなく、MSiX 構造(Xは3以上の自然
数)から成る他のシリサイド膜であっても、或いは、M
Si構造から成るシリサイド膜であっても構わない。When Ni (nickel) is used as the refractory metal in the first, second, fourth and fifth embodiments, and Co (cobalt) is used in the third embodiment. I explained. However, the refractory metals applicable in the present invention are not limited to these. Instead of Ni (nickel) or Co (cobalt), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (C
r), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (T
a), tungsten (W), etc. can be used. Further, in the first to fifth embodiments, the silicide film is the disilicide film having the MSi 2 structure of the refractory metal element M. However, the present invention is not limited to this, and may be another silicide film having an MSi X structure (X is a natural number of 3 or more), or M
It may be a silicide film having a Si structure.
【0151】また、第1乃至第3の実施の形態において
は、高融点金属のシリサイド膜を形成するために、Si
膜と、高融点金属膜(Ni膜、Co膜)との二層積層構
造を用いた場合について示したが、本発明はこれに限定
されるものではない。シリサイド反応をより促進させる
為に、Si膜及び高融点金属膜の薄膜構造を複数回繰り
返して積層しても構わず、同様な作用結果を得ることが
できる。更に、積層膜の代わりに、Siと高融点金属と
の合金膜を一度に形成しても構わない。SiとNiとの
合金膜は、SiターゲットとNiターゲットを同一チャ
ンバー内で同時にスパッタリングすることで形成すれば
よい。但し、積層膜、合金膜の何れを用いるにしても、
MSi2 構造(ダイシリサイド構造)を形成する為に
は、高融点金属とSiとの化学量論的組成比をほぼ1:
2にすることが重要である。Further, in the first to third embodiments, in order to form the refractory metal silicide film, Si is used.
The case where the two-layer laminated structure of the film and the refractory metal film (Ni film, Co film) is used is shown, but the present invention is not limited to this. In order to further promote the silicidation reaction, the thin film structure of the Si film and the refractory metal film may be stacked a plurality of times repeatedly, and the same action result can be obtained. Further, instead of the laminated film, an alloy film of Si and a refractory metal may be formed at once. The alloy film of Si and Ni may be formed by simultaneously sputtering a Si target and a Ni target in the same chamber. However, whether a laminated film or an alloy film is used,
In order to form the MSi 2 structure (disilicide structure), the stoichiometric composition ratio between the refractory metal and Si is approximately 1:
It is important to set it to 2.
【0152】更に、第1乃至第5の実施の形態において
は、図1に示したアノード電極7a、空乏層制限電極7
b、図5に示したアノード電極(21、22)、ガート
リング電極23、空乏層制限電極7b、図8に示したソ
ース電極34、ゲート電極33、空乏層制限電極7b、
図12に示したソース電極54、ゲート電極53、空乏
層制限電極55、図15に示したエミッタ電極74、ベ
ース電極73及び空乏層制限電極55などの電極全体
が、高融点金属のシリサイド膜から成る場合について示
した。しかし、本発明はこれに限定されることない。上
記電極のうち、SiCとショットキー接続或いはオーミ
ック接続する部分のみが高融点金属のシリサイド膜から
構成され、上記電極は、シリサイド膜の他に、シリサイ
ド膜の上に形成された他の導電性材料から成る電極膜を
更に有していても構わない。なお、空乏層制限電極(7
b、55)については、オーミック接続する部分に高融
点金属のシリサイド膜を配置していなくても良い。つま
り、空乏層制限電極(7b、55)を、高融点金属のシ
リサイド膜の代わりに、アルミニウム膜などの他の導電
膜のみで構成しても構わない。Furthermore, in the first to fifth embodiments, the anode electrode 7a and the depletion layer limiting electrode 7 shown in FIG.
b, the anode electrodes (21, 22) shown in FIG. 5, the gart ring electrode 23, the depletion layer limiting electrode 7b, the source electrode 34, the gate electrode 33, the depletion layer limiting electrode 7b shown in FIG.
The source electrode 54, the gate electrode 53, the depletion layer limiting electrode 55 shown in FIG. 12, the emitter electrode 74, the base electrode 73, and the depletion layer limiting electrode 55 shown in FIG. 15 are entirely made of a refractory metal silicide film. The case is shown below. However, the present invention is not limited to this. Of the above electrodes, only the portion that makes Schottky or ohmic contact with SiC is composed of a silicide film of a refractory metal, and the above electrodes are not limited to the silicide film, but other conductive materials formed on the silicide film. You may further have the electrode film which consists of. The depletion layer limiting electrode (7
For b and 55), the silicide film of refractory metal need not be arranged in the ohmic contact portion. That is, the depletion layer limiting electrodes (7b, 55) may be composed only of another conductive film such as an aluminum film instead of the refractory metal silicide film.
【0153】また更に、デバイスの高耐圧化を図る為の
接合終端構造の例として、第1乃至第5の実施の形態に
おいてはガードリング(8、43、58)、ジャンクシ
ョン・ターミネーション・エクステンション(JTE)
構造78 を示し、第2の実施の形態においてはガード
リング電極23を示したが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ガードリング8、JTE構造78 或
いはガードリング電極23の代わりに、フィールドリミ
ッティングリング(FLR)、またはフィールドプレー
ト(FP)等の他の構造を用いても構わない。Furthermore, as an example of the junction termination structure for increasing the breakdown voltage of the device, in the first to fifth embodiments, the guard rings (8, 43, 58), the junction termination extension (JTE) are used. )
Although the structure 78 is shown and the guard ring electrode 23 is shown in the second embodiment, the present invention is not limited thereto. Instead of the guard ring 8, the JTE structure 78 or the guard ring electrode 23, another structure such as a field limiting ring (FLR) or a field plate (FP) may be used.
【0154】また更に、第1乃至第5の実施の形態にお
いては、ダイシリサイド膜の形成に1ステップの熱処理
工程を用いたが、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば500℃前後と900℃前後の2ステップの
熱処理工程を用いることも効果的である。この場合に
は、ダイシリサイド膜の均一性が更に向上し、結果とし
てショットキーコンタクトのバリアハイトの値が均一化
する。Further, in the first to fifth embodiments, the one-step heat treatment process is used for forming the disilicide film, but the present invention is not limited to this. For example, it is also effective to use a two-step heat treatment process at around 500 ° C. and around 900 ° C. In this case, the uniformity of the disilicide film is further improved, and as a result, the barrier height value of the Schottky contact is made uniform.
【0155】また更に、第1乃至第5の実施の形態では
それぞれシングルタイプの半導体装置の構成を示した
が、本発明はマルチタイプの半導体装置に適用できる。
例えば、図8及び図12に示した静電誘導トランジスタ
及びトレンチ型静電誘導トランジスタにおいては、2つ
のゲート領域31、51の間に1つのソース領域32、
52が配置された構成(シングルタイプ)のみならず、
複数のゲート領域31、51及びソース領域32、52
を交互に配置した構成(マルチタイプ)であっても構わ
ない。図15に示したバイポーラトランジスタにおいて
は、1つのベース層79の上に1つのエミッタ層72が
配置された構成(シングルタイプ)のみならず、1つの
ベース層79の上に複数のエミッタ層72が配置され、
隣接するエミッタ層72の間にベースコンタクト領域7
1が配置された構成(マルチタイプ)であっても構わな
い。Furthermore, in each of the first to fifth embodiments, the structure of the single type semiconductor device is shown, but the present invention can be applied to the multi type semiconductor device.
For example, in the static induction transistor and the trench type static induction transistor shown in FIGS. 8 and 12, one source region 32 is provided between the two gate regions 31 and 51.
Not only the configuration (single type) in which 52 is arranged,
A plurality of gate regions 31, 51 and source regions 32, 52
It may be a configuration (multi-type) in which are alternately arranged. In the bipolar transistor shown in FIG. 15, not only a structure in which one emitter layer 72 is arranged on one base layer 79 (single type) but also a plurality of emitter layers 72 are formed on one base layer 79. Placed,
The base contact region 7 is formed between the adjacent emitter layers 72.
1 may be arranged (multi-type).
【0156】本発明はここで示したJBSダイオード、
ショットキーダイオード、静電誘導トランジスタ、或い
はバイポーラトランジスタなどに限られるものではな
く、他の半導体装置にも応用できる。即ち、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。The present invention is based on the JBS diode shown here,
The invention is not limited to the Schottky diode, the static induction transistor, the bipolar transistor, or the like, and can be applied to other semiconductor devices. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0157】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。As described above, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described here. Therefore, the present invention is limited only by the matters specifying the invention according to the scope of claims appropriate from this disclosure.
【0158】[0158]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐圧、漏れ電流等の逆方向特性を損なうことなく、順方
向のオン電圧を効果的に引き下げることができる半導体
装置及びその製造方法を提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a semiconductor device that can effectively reduce the on-voltage in the forward direction without impairing the reverse characteristics such as withstand voltage and leakage current, and a manufacturing method thereof.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るJBSダイオ
ードの構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a JBS diode according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示したJBSダイオードにおける各半導
体領域の平面形状(方形状)を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing a planar shape (square shape) of each semiconductor region in the JBS diode shown in FIG.
【図3】図3(a)乃至(c)は、図1及び図2に示し
たJBSダイオードを製造する上での主要な製造工程を
示す工程断面図である(その1)。3A to 3C are process cross-sectional views showing a main manufacturing process for manufacturing the JBS diode shown in FIGS. 1 and 2 (No. 1).
【図4】図4(a)乃至(c)は、図1及び図2に示し
たJBSダイオードを製造する上での主要な製造工程を
示す工程断面図である(その2)。FIGS. 4A to 4C are process cross-sectional views showing the main manufacturing processes for manufacturing the JBS diode shown in FIGS. 1 and 2 (No. 2).
【図5】本発明の第2の実施の形態に係るショットキー
ダイオードの構成を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a Schottky diode according to a second embodiment of the present invention.
【図6】図6(a)乃至(c)は、図5に示したショッ
トキーダイオードを製造する上での主要な製造工程を示
す工程断面図である(その1)。6A to 6C are process cross-sectional views showing the main manufacturing process for manufacturing the Schottky diode shown in FIG. 5 (No. 1).
【図7】図7(a)乃至(c)は、図5に示したショッ
トキーダイオードを製造する上での主要な製造工程を示
す工程断面図である(その2)。7A to 7C are process cross-sectional views showing the main manufacturing processes for manufacturing the Schottky diode shown in FIG. 5 (No. 2).
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る静電誘導トラ
ンジスタの構成を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a static induction transistor according to a third embodiment of the present invention.
【図9】図9(a)乃至(c)は、図8に示した静電誘
導トランジスタを製造する上での主要な製造工程を示す
工程断面図である(その1)。9A to 9C are process cross-sectional views showing the main manufacturing processes for manufacturing the static induction transistor shown in FIG. 8 (No. 1).
【図10】図10(a)及び(c)は、図8に示した静
電誘導トランジスタを製造する上での主要な製造工程を
示す工程断面図である(その2)。10 (a) and 10 (c) are process cross-sectional views showing the main manufacturing process for manufacturing the static induction transistor shown in FIG. 8 (No. 2).
【図11】図1に示したJBSダイオードにおける各半
導体領域の平面形状(ストライプ形状)を示す上面図で
ある。11 is a top view showing a planar shape (striped shape) of each semiconductor region in the JBS diode shown in FIG. 1. FIG.
【図12】本発明の第4の実施の形態に係るトレンチ型
静電誘導トランジスタの構成を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of a trench type static induction transistor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図13】図13(a)乃至(c)は、図12に示した
トレンチ型静電誘導トランジスタを製造する上での主要
な製造工程を示す工程断面図である(その1)。13A to 13C are process cross-sectional views showing a main manufacturing process for manufacturing the trench static induction transistor shown in FIG. 12 (No. 1).
【図14】図14(a)及び(c)は、図12に示した
トレンチ型静電誘導トランジスタを製造する上での主要
な製造工程を示す工程断面図である(その2)。14A and 14C are process cross-sectional views showing the main manufacturing processes for manufacturing the trench static induction transistor shown in FIG. 12 (No. 2).
【図15】本発明の第5の実施の形態に係るバイポーラ
トランジスタの構成を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing a structure of a bipolar transistor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図16】図16(a)乃至(c)は、図15に示した
バイポーラトランジスタを製造する上での主要な製造工
程を示す工程断面図である(その1)。16A to 16C are process cross-sectional views showing the main manufacturing process for manufacturing the bipolar transistor shown in FIG. 15 (No. 1).
【図17】図17(a)及び(c)は、図15に示した
バイポーラトランジスタを製造する上での主要な製造工
程を示す工程断面図である(その2)。17A and 17C are process cross-sectional views showing the main manufacturing processes for manufacturing the bipolar transistor shown in FIG. 15 (No. 2).
1 n型低抵抗基板
2 n型高抵抗層
3 p型低抵抗領域
4 空乏層制限領域
5 カソード電極
6、37 絶縁膜
7a アノード電極
7b、55 空乏層制限電極
8、58 ガードリング
10、11、38〜40、60、62、64、81、8
2 マスク
12、24、41、65、83 Si膜
13、25、66、84 Ni膜
14 SiC基板
21 第2アノード電極
22 第1アノード電極
23 ガードリング電極
31、51 ゲート領域
32、52 ソース領域
33、53 ゲート電極
34、54 ソース電極
36,56 ドレイン電極
42 Co膜
43、78 接合終端領域
57a 第1の絶縁膜
57b 第2の絶縁膜
59 凹部
61 n+ 領域
63 底面
71 ベースコンタクト領域
72 エミッタ層
73 ベース電極
74 エミッタ電極
76 コレクタ電極
77a 第1の側壁絶縁膜
77b 第2の側壁絶縁膜
79 ベース層
80 コレクタ層1 n-type low-resistance substrate 2 n-type high-resistance layer 3 p-type low-resistance region 4 depletion layer limiting region 5 cathode electrode 6, 37 insulating film 7a anode electrode 7b, 55 depletion layer limiting electrode 8, 58 guard ring 10, 11, 38-40, 60, 62, 64, 81, 8
2 mask 12, 24, 41, 65, 83 Si film 13, 25, 66, 84 Ni film 14 SiC substrate 21 second anode electrode 22 first anode electrode 23 guard ring electrode 31, 51 gate region 32, 52 source region 33 , 53 gate electrode 34, 54 source electrode 36, 56 drain electrode 42 Co film 43, 78 junction termination region 57a first insulating film 57b second insulating film 59 recessed portion 61 n + region 63 bottom surface 71 base contact region 72 emitter layer 73 Base Electrode 74 Emitter Electrode 76 Collector Electrode 77a First Sidewall Insulation Film 77b Second Sidewall Insulation Film 79 Base Layer 80 Collector Layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 哲夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 4M104 AA03 BB20 BB21 BB24 BB25 BB26 BB27 BB28 CC01 CC03 DD34 DD37 DD84 FF35 GG03 GG06 GG12 5F003 BA92 BA93 BB02 BE02 BH07 BH99 BM01 BP33 BP42 BP93 5F102 FA01 FA03 FB01 GB04 GC07 GC09 GD04 GJ02 GL02 GR07 HC01 HC07 HC11 HC16 HC21 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tetsuo Hatakeyama 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center F-term (reference) 4M104 AA03 BB20 BB21 BB24 BB25 BB26 BB27 BB28 CC01 CC03 DD34 DD37 DD84 FF35 GG03 GG06 GG12 5F003 BA92 BA93 BB02 BE02 BH07 BH99 BM01 BP33 BP42 BP93 5F102 FA01 FA03 FB01 GB04 GC07 GC09 GD04 GJ02 GL02 GR07 HC01 HC07 HC11 HC16 HC21
Claims (16)
と、 前記炭化珪素基板の上部において前記第2導電型領域の
外側に形成された第2導電型の接合終端領域と、 前記炭化珪素基板の上部において前記接合終端領域の外
側に形成された第1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、 前記第2導電型領域及び前記接合終端領域に接続され、
且つ当該接合終端領域の内側に表出した前記炭化珪素基
板の上面にショットキー接続された、少なくともショッ
トキー接続界面に配置された高融点金属のシリサイド膜
を有するアノード電極と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続された空乏層制限
電極と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続されたカソー
ド電極とを有することを特徴とする半導体装置。1. A silicon carbide substrate having a first conductivity type and high resistance, a second conductivity type region formed on the silicon carbide substrate, and an outer region of the second conductivity type region on the silicon carbide substrate. A second conductivity type junction termination region formed, a first conductivity type low resistance depletion layer limiting region formed outside the junction termination region in an upper portion of the silicon carbide substrate, the second conductivity type region, and Connected to the junction termination region,
And an anode electrode having a refractory metal silicide film disposed at least at a Schottky connection interface, which is Schottky connected to the upper surface of the silicon carbide substrate exposed inside the junction termination region, and the depletion layer restriction region. A semiconductor device, comprising: a depletion layer limiting electrode ohmic-connected to and a cathode electrode ohmic-connected to the lower surface of the silicon carbide substrate.
Mとした場合、MSi2 構造から成るダイシリサイド
膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicide film is a disilicide film having an MSi 2 structure, where M is the refractory metal.
極と同一の膜構造を有することを特徴とする請求項1又
は2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the depletion layer limiting electrode has the same film structure as the anode electrode.
する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を
拡散させて、第2導電型領域を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を
拡散させて、前記第2電極領域の外側に接合終端領域を
形成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を
高濃度に拡散させて、前記接合終端領域の外側に空乏層
制限領域を形成する工程と、 前記第2導電型領域、前記接合終端領域、及び当該接合
終端領域の内側に表出した前記炭化珪素基板の上面に、
シリコン膜を形成する工程と、 前記シリコン膜の上に、高融点金属膜を化学量論的組成
比が1:2(=高融点金属:シリコン)となるように形
成する工程と、 所定の熱処理を施して、前記シリコン膜と前記高融点金
属膜とのシリサイド反応から、アノード電極となるシリ
サイド膜を生成する工程と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続する空乏層制限電
極を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続するカソード
電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。4. A step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a high resistance, and a step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a second conductivity type region. And a step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a junction termination region outside the second electrode region, and selectively forming a junction termination region in the upper portion of the silicon carbide substrate. A step of diffusing a 1-conductivity type impurity at a high concentration to form a depletion layer limiting region outside the junction termination region; On the upper surface of the silicon carbide substrate that has been taken out,
A step of forming a silicon film, a step of forming a refractory metal film on the silicon film so that a stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= refractory metal: silicon), and a predetermined heat treatment And a step of forming a silicide film to be an anode electrode from a silicidation reaction between the silicon film and the refractory metal film; and a step of forming a depletion layer limiting electrode that makes ohmic contact with the depletion layer limiting region, And a step of forming a cathode electrode in ohmic contact with the lower surface of the silicon carbide substrate.
ガスの雰囲気で600乃至1100℃の温度の加熱処理
であることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製
造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the predetermined heat treatment is a heat treatment at a temperature of 600 to 1100 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere.
極を形成する工程において、当該アノード電極と同時に
形成されることを特徴とする請求項4又は5記載の半導
体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the depletion layer limiting electrode is formed simultaneously with the anode electrode in the step of forming the anode electrode.
板の上面にショットキー接続された第1アノード電極
と、 前記炭化珪素基板の上部において前記第1アノード電極
の外側に形成された第2導電型の接合終端領域と、 前記接合終端領域に接続された接合終端電極と、 前記接合終端領域の内側に表出した前記炭化珪素基板の
上面にショットキー接続され、且つ前記第1アノード電
極及び前記接合終端電極に接続された、少なくともショ
ットキー接続界面に配置された高融点金属のシリサイド
膜を有する第2アノード電極と、 前記炭化珪素基板の上部において前記接合終端領域の外
側に形成された第1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続された空乏層制限
電極と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続されたカソー
ド電極とを有し、 前記第1アノード電極とのショットキー接続界面におけ
る前記炭化珪素基板のバリアハイトは、前記第2アノー
ド電極とのショットキー接続界面における当該炭化珪素
基板のバリアハイトよりも高いことを特徴とする半導体
装置。7. A silicon carbide substrate having a first conductivity type and a high resistance, a first anode electrode embedded in an upper portion of the silicon carbide substrate and Schottky-connected to an upper surface of the silicon carbide substrate, and a silicon carbide substrate of the silicon carbide substrate. A second conductivity type junction termination region formed outside the first anode electrode at an upper portion, a junction termination electrode connected to the junction termination region, and the silicon carbide substrate exposed inside the junction termination region. A second anode electrode having a refractory metal silicide film disposed at least at a Schottky connection interface, the second anode electrode being Schottky connected to the upper surface of the silicon carbide and being connected to the first anode electrode and the junction termination electrode. A first conductivity type low resistance depletion layer limiting region formed outside the junction termination region in the upper portion of the substrate, and a depletion ohmic-connected to the depletion layer limiting region. A layer limiting electrode and a cathode electrode ohmic-connected to the lower surface of the silicon carbide substrate, and a barrier height of the silicon carbide substrate at a Schottky connection interface with the first anode electrode is different from that of the second anode electrode. A semiconductor device having a height higher than a barrier height of the silicon carbide substrate at a Schottky connection interface.
Mとした場合、MSi2 構造から成るダイシリサイド
膜であることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the silicide film is a disilicide film having an MSi 2 structure, where M is the refractory metal.
ド電極と同一の膜構造を有することを特徴とする請求項
7又は8記載の半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 7, wherein the depletion layer limiting electrode has the same film structure as the second anode electrode.
意する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を
拡散させて、接合終端領域を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を
高濃度に拡散させて、前記接合終端領域の外側に空乏層
制限領域を形成する工程と、 前記接合終端領域の内側に表出した前記炭化珪素基板の
上面に、シリコン膜を選択的に形成する工程と、 前記シリコン膜、前記接合終端領域、及び当該接合終端
領域の内側に表出した前記炭化珪素基板の上面に、高融
点金属膜を化学量論的組成比が1:2(=高融点金属:
シリコン)となるように形成する工程と、 所定の熱処理を施して、 前記炭化珪素基板及び前記接合終端領域と前記高融点金
属膜とのシリサイド反応から第1アノード電極及び接合
終端電極となる第1のシリサイド膜を生成すると同時
に、 前記シリコン膜と前記高融点金属膜とのシリサイド反応
から第2アノード電極となる第2のシリサイド膜を生成
する工程と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続する空乏層制限電
極を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続するカソード
電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。10. A step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a high resistance, and a step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a junction termination region, A step of selectively diffusing a first conductivity type impurity at a high concentration in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a depletion layer limiting region outside the junction termination region; and exposing the inside of the junction termination region. A step of selectively forming a silicon film on the upper surface of the silicon carbide substrate; and a refractory metal on the silicon film, the junction termination region, and the upper surface of the silicon carbide substrate exposed inside the junction termination region. The film has a stoichiometric composition ratio of 1: 2 (= refractory metal:
Silicon) and a predetermined heat treatment to form a first anode electrode and a junction termination electrode from a silicide reaction between the silicon carbide substrate and the junction termination region and the refractory metal film. And forming a second silicide film to be a second anode electrode from a silicide reaction between the silicon film and the refractory metal film, and a depletion layer ohmic-connected to the depletion layer restriction region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a limiting electrode; and a step of forming a cathode electrode that makes ohmic contact with a lower surface of the silicon carbide substrate.
性ガスの雰囲気で600乃至1100℃の温度の加熱処
理であることを特徴とする請求項10記載の半導体装置
の製造方法。11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the predetermined heat treatment is a heat treatment at a temperature of 600 to 1100 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere.
ード電極を形成する工程において、当該第2アノード電
極と同時に形成されることを特徴とする請求項10又は
11記載の半導体装置の製造方法。12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the depletion layer limiting electrode is formed simultaneously with the second anode electrode in the step of forming the second anode electrode. .
のソース領域と、 前記炭化珪素基板の上部において前記ソース領域の外側
に形成された第2導電型のゲート領域と、 前記炭化珪素基板の上部において前記ゲート領域の外側
に形成された第2導電型の接合終端領域と、 前記炭化珪素基板の上部において前記接合終端領域の外
側に形成された第1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、 前記ソース領域にオーミック接続された、少なくともオ
ーミック接続界面に配置された高融点金属のシリサイド
膜を有するソース電極と、 前記ゲート領域にオーミック接続された、少なくともオ
ーミック接続界面に配置された高融点金属のシリサイド
膜を有するゲート電極と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続された空乏層制限
電極と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続されたドレイ
ン電極とを有することを特徴とする半導体装置。13. A first-conductivity-type high-resistance silicon carbide substrate, a first-conductivity-type low-resistance source region formed on the silicon carbide substrate, and an upper part of the silicon carbide substrate outside the source region. A second conductivity type gate region formed on the silicon carbide substrate, a second conductivity type junction termination region formed outside the gate region on the silicon carbide substrate, and a junction termination region on the silicon carbide substrate. A first-conductivity-type low-resistance depletion layer confined region formed on the outer side of the source region, a source electrode ohmic-connected to the source region, and having a refractory metal silicide film disposed at least at an ohmic contact interface; A gate electrode ohmic-connected to the region, the gate electrode having a silicide film of a refractory metal disposed at least at the ohmic-connection interface; And Mikku connected depletion limiting electrode, wherein a and a drain electrode which is ohmic connected to the lower surface of the silicon carbide substrate.
意する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を
高濃度に拡散させて、ソース領域を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を
拡散させて、前記ソース領域の外側にゲート領域を形成
する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を
拡散させて、前記ゲート領域の外側に接合終端領域を形
成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を
高濃度に拡散させて、前記接合終端領域の外側に空乏層
制限領域を形成する工程と、 前記ソース領域及び前記ゲート領域の上にシリコン膜を
形成する工程と、 前記シリコン膜の上に高融点金属膜を、化学量論的組成
比が1:2(=高融点金属:シリコン)となるように形
成する工程と、 所定の熱処理を施して、前記シリコン膜と前記高融点金
属膜とのシリサイド反応から、ソース電極及びゲート電
極となるシリサイド膜を生成する工程と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続する空乏層制限電
極を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続するドレイン
電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。14. A step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and high resistance, and a step of selectively diffusing a first conductivity type impurity in a high concentration on the silicon carbide substrate to form a source region. And a step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a gate region outside the source region, and a second conductivity type in an upper portion of the silicon carbide substrate. Diffusing impurities to form a junction termination region outside the gate region; and selectively diffusing the first conductivity type impurity in a high concentration on the silicon carbide substrate to outside the junction termination region. A step of forming a depletion layer confined region in, a step of forming a silicon film on the source region and the gate region, a refractory metal film on the silicon film, and a stoichiometric composition ratio of 1: 2 (= refractory metal: silicon ), A predetermined heat treatment is performed to generate a silicide film to be a source electrode and a gate electrode from a silicide reaction between the silicon film and the refractory metal film, and the depletion layer A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a depletion layer limiting electrode that makes ohmic contact with a limited region; and a step of forming a drain electrode that makes ohmic contact on a lower surface of the silicon carbide substrate.
のソース領域と、 前記炭化珪素基板の上部において前記ソース領域の外側
に形成された前記炭化珪素基板の凹部と、 前記凹部の底面に形成された第2導電型のゲート領域
と、 前記炭化珪素基板の上部において前記ゲート領域の外側
に形成された第2導電型の接合終端領域と、 前記炭化珪素基板の上部において前記接合終端領域の外
側に形成された第1導電型低抵抗の空乏層制限領域と、 前記ソース領域にオーミック接続された、少なくともオ
ーミック接続界面に配置された高融点金属のシリサイド
膜を有するソース電極と、 前記ゲート領域にオーミック接続された、少なくともオ
ーミック接続界面に配置された高融点金属のシリサイド
膜を有するゲート電極と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続された空乏層制限
電極と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続されたドレイ
ン電極とを有し、 前記シリサイド膜は、前記高融点金属をMとした場合、
MSi2 構造から成るダイシリサイド膜であることを
特徴とする半導体装置。15. A first-conductivity-type high-resistance silicon carbide substrate, a first-conductivity-type low-resistance source region formed on the silicon carbide substrate, and above the silicon carbide substrate and outside the source region. A concave portion of the silicon carbide substrate formed on the substrate, a second conductivity type gate region formed on a bottom surface of the concave portion, and a second conductivity type gate region formed on the silicon carbide substrate outside the gate region. A junction termination region, a first conductivity type low resistance depletion layer limiting region formed outside the junction termination region in an upper portion of the silicon carbide substrate, and arranged at least at an ohmic connection interface ohmic-connected to the source region. And a source electrode having a refractory metal silicide film formed thereon and a refractory metal silicide layer ohmic-connected to the gate region and disposed at least at an ohmic contact interface. A gate electrode having a side film, a depletion layer limiting electrode that is ohmic-connected to the depletion layer limiting region, and a drain electrode that is ohmic-connected to the lower surface of the silicon carbide substrate, and the silicide film has the high melting point. If the metal is M,
A semiconductor device comprising a disilicide film having an MSi 2 structure.
意する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を
高濃度に拡散させて、ソース領域を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部を選択的に除去して、前記ソー
ス領域の外側に凹部を形成する工程と、 凹部の底面から選択的に第2導電型不純物を拡散させて
ゲート領域を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第2導電型不純物を
拡散させて、前記ゲート領域の外側に接合終端領域を形
成する工程と、 前記炭化珪素基板の上部に選択的に第1導電型不純物を
高濃度に拡散させて、前記接合終端領域の外側に空乏層
制限領域を形成する工程と、 表出している前記ソース領域及び前記ゲート領域の上に
選択的にシリコン膜を形成する工程と、 前記シリコン膜の上に高融点金属膜を、化学量論的組成
比が1:2(=高融点金属:シリコン)となるように形
成する工程と、 所定の熱処理を施して、前記シリコン膜と前記高融点金
属膜とのシリサイド反応から、ソース電極及びゲート電
極となるシリサイド膜を生成する工程と、 前記空乏層制限領域にオーミック接続する空乏層制限電
極を形成する工程と、 前記炭化珪素基板の下面にオーミック接続するドレイン
電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。16. A step of preparing a silicon carbide substrate having a first conductivity type and a high resistance, and a step of selectively diffusing a first conductivity type impurity in a high concentration on the silicon carbide substrate to form a source region. And a step of selectively removing an upper portion of the silicon carbide substrate to form a recess outside the source region, and a step of selectively diffusing a second conductivity type impurity from a bottom surface of the recess to form a gate region. A step of selectively diffusing a second conductivity type impurity in an upper portion of the silicon carbide substrate to form a junction termination region outside the gate region, and a first selectively in an upper portion of the silicon carbide substrate. A step of diffusing a conductivity type impurity in a high concentration to form a depletion layer limiting region outside the junction termination region, and selectively forming a silicon film on the exposed source region and the gate region. Process and the silicon Forming a refractory metal film on the film so that the stoichiometric composition ratio is 1: 2 (= refractory metal: silicon); Forming a silicide film to be a source electrode and a gate electrode from a silicide reaction with the melting point metal film; forming a depletion layer limiting electrode that makes ohmic contact with the depletion layer limiting region; and forming a depletion layer limiting electrode on the lower surface of the silicon carbide substrate. And a step of forming a drain electrode for ohmic connection.
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