JP2011146622A - Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】ニッケルシリサイド層の酸化を防止するとともに、良好なオーミックコンタクトを有したオーミック電極を備えた炭化珪素半導体装置を得る。
【解決手段】シリコン層3の一方主面上に厚さ約100nmのニッケル層4を、スパッタリング法によって形成し、さらに、ニッケル層4の一方主面上に酸化保護層として厚さ300〜500nmの窒化チタン層5を、スパッタリング法によって形成する。その後、400〜700℃の高温アニール処理を5分間行うことで、シリコン層3とニッケル層4とを反応させてニッケルシリサイド層6を形成する。
【選択図】図4A silicon carbide semiconductor device including an ohmic electrode having a good ohmic contact while preventing oxidation of a nickel silicide layer is obtained.
A nickel layer 4 having a thickness of about 100 nm is formed on one main surface of a silicon layer 3 by a sputtering method, and further having a thickness of 300 to 500 nm as an oxidation protection layer on one main surface of the nickel layer 4. The titanium nitride layer 5 is formed by a sputtering method. Thereafter, a high temperature annealing process at 400 to 700 ° C. is performed for 5 minutes, whereby the silicon layer 3 and the nickel layer 4 are reacted to form the nickel silicide layer 6.
[Selection] Figure 4
Description
この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関し、特に、炭化珪素基板の主面にオーミックコンタクトしたオーミック電極を有した炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device having an ohmic electrode in ohmic contact with a main surface of a silicon carbide substrate.
従来、炭化珪素(SiC)半導体層上に、例えばニッケル(Ni)などの電極を形成する際には、低抵抗のオーミックコンタクトを形成するために約800〜1000℃の熱処理を行うシリサイドプロセスを適用している。この熱処理を行うことニッケルとSiC中のシリコン(Si)とが反応し、ニッケルシリサイドが形成される。 Conventionally, when an electrode such as nickel (Ni) is formed on a silicon carbide (SiC) semiconductor layer, a silicide process in which heat treatment is performed at about 800 to 1000 ° C. is applied to form a low-resistance ohmic contact. is doing. By performing this heat treatment, nickel and silicon (Si) in SiC react to form nickel silicide.
しかしながら、SiC上にオーミック電極を形成する従来の方法では、ニッケルシリサイド形成時にニッケル層とシリサイド層との界面に余分なカーボンが析出され、このカーボンがニッケル層の剥離を引き起こす原因となっていた。このカーボンの析出を低減する方法としては、例えば特許文献1に開示されるように、ニッケル層とSiC層との間にシリコン層を介在させて熱処理を行い、シリコン層のみをニッケル層と反応させカーボンの析出を防ぐ方法が採られている。
However, in the conventional method of forming an ohmic electrode on SiC, excess carbon is deposited at the interface between the nickel layer and the silicide layer when nickel silicide is formed, and this carbon causes peeling of the nickel layer. As a method for reducing the carbon deposition, for example, as disclosed in
以上説明した、ニッケル層とSiC層との間にシリコン層を介在させて熱処理を行うという従来の方法では、シリサイドプロセスは、不活性ガス雰囲気中で行うことになっているが、ウエハのサセプタなどの製造装置自身から酸素が放出され、僅かながらも不活性ガス雰囲気中に酸素が存在することとなる。その酸素によってニッケルシリサイドが酸化し絶縁膜であるシリコン酸化膜(SiO2)を形成する。その結果、ニッケルシリサイドの抵抗が部分的に増大し、オーミック抵抗のばらつきを引き起こし装置特性が低下するという問題があった。 In the conventional method described above in which the silicon layer is interposed between the nickel layer and the SiC layer and the heat treatment is performed, the silicide process is performed in an inert gas atmosphere. Oxygen is released from the manufacturing apparatus itself, and oxygen is present in an inert gas atmosphere. Nickel silicide is oxidized by the oxygen to form a silicon oxide film (SiO 2 ) which is an insulating film. As a result, there is a problem that the resistance of nickel silicide partially increases, causing variation in ohmic resistance and degrading the device characteristics.
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ニッケルシリサイド層の酸化を防止するとともに、良好なオーミックコンタクトを有したオーミック電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a silicon carbide semiconductor device having an ohmic electrode having a good ohmic contact while preventing oxidation of a nickel silicide layer. And
本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第1の態様は、炭化珪素基板の第1の主面に設けられた第1の主電極と、前記炭化珪素基板の第2の主面に設けられた第2の主電極と、を備え、前記炭化珪素基板の厚み方向に主電流が流れる炭化珪素半導体装置の製造方法であって、前記炭化珪素基板を準備する工程(a)と、前記炭化珪素基板の第1の主面にシリコン層を形成する工程(b)と、前記シリコン層上にニッケル層および酸化保護層を前記シリコン層側から順に連続的に形成する工程(c)と、前記酸化保護層が形成された前記炭化珪素基板を所定の温度で熱処理して、前記ニッケル層と前記シリコン層とを反応させてニッケルシリサイド層を形成して前記第1の主電極を形成する工程(d)と、前記ニッケルシリサイド層の形成後、前記酸化保護層を除去する工程(e)と、前記酸化保護層の除去後、前記第2の主面上に前記第2の主電極を形成する工程(f)とを備えている。 A first aspect of a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a first main electrode provided on a first main surface of a silicon carbide substrate, and a second main surface of the silicon carbide substrate. A silicon carbide semiconductor device manufacturing method in which a main current flows in a thickness direction of the silicon carbide substrate, the step (a) of preparing the silicon carbide substrate, and the carbonization A step (b) of forming a silicon layer on the first main surface of the silicon substrate; a step (c) of successively forming a nickel layer and an oxidation protective layer on the silicon layer in order from the silicon layer side; A step of heat-treating the silicon carbide substrate on which the oxidation protection layer is formed at a predetermined temperature to cause the nickel layer and the silicon layer to react to form a nickel silicide layer to form the first main electrode ( d) and after the formation of the nickel silicide layer, It includes a step (e) of removing of the protective layer, after removal of the oxide protective layer, and (f) forming a second main electrode to the second on the main surface.
本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第2の態様は、炭化珪素基板の第1の主面に設けられた第1の主電極と、前記炭化珪素基板の第2の主面に設けられた第2の主電極と、を備え、前記炭化珪素基板の厚み方向に主電流が流れる炭化珪素半導体装置の製造方法であって、前記炭化珪素基板を準備する工程(a)と、前記炭化珪素基板の第1の主面にシリコン層を形成する工程(b)と、前記シリコン層上にニッケル層、金層および酸化保護層を前記シリコン層側から順に形成する工程(c)と、前記酸化保護層が形成された前記炭化珪素基板を所定の温度で熱処理して、前記ニッケル層と前記シリコン層とを反応させてニッケルシリサイド層を形成して前記第1の主電極を形成する工程(d)と、前記ニッケルシリサイド層の形成後、前記酸化保護層を除去する工程(e)と、前記酸化保護層の除去後、前記第2の主面上に前記第2の主電極を形成する工程(f)とを備えている。 A second aspect of the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention includes a first main electrode provided on a first main surface of a silicon carbide substrate, and a second main surface of the silicon carbide substrate. A silicon carbide semiconductor device manufacturing method in which a main current flows in a thickness direction of the silicon carbide substrate, the step (a) of preparing the silicon carbide substrate, and the carbonization A step (b) of forming a silicon layer on the first main surface of the silicon substrate, a step (c) of sequentially forming a nickel layer, a gold layer and an oxidation protective layer on the silicon layer from the silicon layer side; A step of heat-treating the silicon carbide substrate on which the oxidation protection layer is formed at a predetermined temperature to cause the nickel layer and the silicon layer to react to form a nickel silicide layer to form the first main electrode ( d) and after the formation of the nickel silicide layer, the acid A step of removing the protective layer (e), after removal of the oxide protective layer, and a step (f) forming a second main electrode to the second on the main surface.
本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第1の態様によれば、シリコン層上にニッケル層および酸化保護層を形成した後に熱処理して、ニッケル層とシリコン層とを反応させてニッケルシリサイド層を形成するので、ニッケル層とシリサイド層との界面にカーボンが析出することを防ぎつつ、酸化保護層によってニッケル層およびニッケルシリサイド層の酸化を防止することができる。ニッケルシリサイド層の酸化が回避されることで、オーミック電極のオーミック抵抗のばらつきが防止され、良好なオーミック特性を有したオーミック電極が得られる。また、ニッケル層と酸化保護層とを連続的に形成することで、熱処理のために炭化珪素基板を一旦、大気中に曝し、酸化保護層上に水分が吸着したまま熱処理したとしても、水分とニッケルやニッケルシリサイドとが反応することを防止でき、ニッケルシリサイド層の酸化を防止することができる。 According to the first aspect of the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention, the nickel layer and the oxidation protective layer are formed on the silicon layer, and then the heat treatment is performed to react the nickel layer and the silicon layer, thereby forming the nickel silicide. Since the layer is formed, oxidation of the nickel layer and the nickel silicide layer can be prevented by the oxidation protective layer while preventing carbon from being deposited at the interface between the nickel layer and the silicide layer. By avoiding oxidation of the nickel silicide layer, variation in ohmic resistance of the ohmic electrode is prevented, and an ohmic electrode having good ohmic characteristics can be obtained. Further, by continuously forming the nickel layer and the oxidation protection layer, even if the silicon carbide substrate is once exposed to the atmosphere for heat treatment and the heat treatment is performed with moisture adsorbed on the oxidation protection layer, Reaction of nickel and nickel silicide can be prevented, and oxidation of the nickel silicide layer can be prevented.
本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第2の態様によれば、シリコン層上にニッケル層、金層および酸化保護層を形成した後に熱処理して、ニッケル層とシリコン層とを反応させてニッケルシリサイド層を形成するので、ニッケル層とシリサイド層との界面にカーボンが析出することを防ぎつつ、酸化保護層によってニッケル層およびニッケルシリサイド層の酸化を防止することができる。ニッケルシリサイド層の酸化が回避されることで、オーミック電極のオーミック抵抗のばらつきが防止され、良好なオーミック特性を有したオーミック電極が得られる。また、金層の上に酸化保護層を形成するので、酸化保護層をニッケル層上に直接形成する場合に比べてニッケル層がダメージを受けることが防止される。 According to the second aspect of the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention, a nickel layer, a gold layer, and an oxidation protective layer are formed on the silicon layer and then heat-treated to cause the nickel layer and the silicon layer to react. Thus, the nickel silicide layer is formed, so that oxidation of the nickel layer and the nickel silicide layer can be prevented by the oxidation protective layer while preventing carbon from being deposited at the interface between the nickel layer and the silicide layer. By avoiding oxidation of the nickel silicide layer, variation in ohmic resistance of the ohmic electrode is prevented, and an ohmic electrode having good ohmic characteristics can be obtained. Further, since the oxidation protective layer is formed on the gold layer, the nickel layer is prevented from being damaged as compared with the case where the oxidation protective layer is directly formed on the nickel layer.
以下、本発明に係る実施形態として、SiCショットキーバリアダイオードの製造方法を例に挙げて説明する。 Hereinafter, as an embodiment according to the present invention, a manufacturing method of a SiC Schottky barrier diode will be described as an example.
<実施の形態1>
製造工程を順に示す断面図である図1〜図6を用いて、本発明に係る実施の形態1の炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する。
<
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 which are cross-sectional views sequentially showing the manufacturing steps.
まず、図1に示す工程においてN型不純物を比較的低濃度(N-)に含んだ厚さ5〜15μmのドリフト層1と、N型不純物を比較的高濃度(N+)に含んだ厚さ300〜400μmのドリフト層2とで構成されるSiC基板SB(炭化珪素基板)を準備する。
First, in the process shown in FIG. 1, a
SiC基板SBは、例えば、N型不純物を比較的高濃度に含んだSiC基板の一方の主面上に、エピタキシャル成長によりドリフト層1を形成し、残るSiC基板の部分をドリフト層2とする方法によって得ることができる。
The SiC substrate SB is formed by, for example, a method in which the
次に、図2に示す工程において、SiC基板SBの第1の主面、すなわちドリフト層2の一方主面(ドリフト層1と接する側とは反対側の主面)上に例えば厚さ100nmのシリコン層3を、例えばシランガスをソースガスとして用いたCVD法により形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2, for example, a 100 nm-thickness is formed on the first main surface of the SiC substrate SB, that is, one main surface of the drift layer 2 (the main surface opposite to the side in contact with the drift layer 1). The
次に、図3に示す工程において、シリコン層3の一方主面(ドリフト層2と接する側とは反対側の主面)上に厚さ約100nmのニッケル層4を、スパッタリング法によって形成する。 Next, in the step shown in FIG. 3, a nickel layer 4 having a thickness of about 100 nm is formed on one main surface of the silicon layer 3 (the main surface opposite to the side in contact with the drift layer 2) by a sputtering method.
さらに、ニッケル層4の一方主面(シリコン層3と接する側とは反対側の主面)上に酸化保護層として厚さ300〜500nmの窒化チタン(TiN)層5を、スパッタリング法によって形成する。
Further, a titanium nitride (TiN)
ここで、ニッケル層4および窒化チタン層5の形成においては、同じスパッタリング装置を使用し、ニッケル層4に続いて窒化チタン層5を形成する際には、ニッケル層4が形成されたSiC基板SBを大気中に曝すことなく、連続成膜を行うので、ニッケル層4に大気中の水分が吸着したり、酸化されることがない。
Here, in the formation of the nickel layer 4 and the
なお、ここで使用するスパッタリング装置においては、スパッタターゲットを装置内の真空を破らずに交換できる構成を有しており、ニッケル層4を形成した後は、使用したニッケルターゲットを、チタンターゲットに交換して、窒素ガスを装置内に流しながらスパッタリングを行うことで窒化チタン層5を形成する。
In addition, in the sputtering apparatus used here, it has the structure which can replace | exchange a sputtering target, without breaking the vacuum in an apparatus, and after forming the nickel layer 4, the used nickel target is replaced | exchanged for a titanium target. Then, the
この後、図4に示す工程において、400〜700℃の高温アニール処理を5分間行うことで、シリコン層3とニッケル層4とが反応し、オーミック電極としてのニッケルシリサイド層6が形成される。
Thereafter, in the step shown in FIG. 4, high temperature annealing at 400 to 700 ° C. is performed for 5 minutes, whereby the
なお、シリコン層3およびニッケル層4の厚さを同じとすることで、シリコン層3とニッケル層4とがほぼ全て反応して、ニッケルシリサイド層6が形成されることとなる。
In addition, by making the thickness of the
ここで、本発明では、先に説明したように、ニッケル層4の上に窒化チタン層5を真空を破らずに連続成膜しているので、高温アニール処理のためにSiC基板SBを一旦、大気中に曝し、窒化チタン層5上に水分が吸着したままアニールしたとしても、水分とニッケルやニッケルシリサイドとが反応することを防止でき、ニッケルシリサイド層6の酸化を防止することができる。
Here, in the present invention, as described above, since the
このように、ドリフト層2上にシリコン層3を形成し、ニッケル層4上には窒化チタン層5を形成した後に高温アニール処理を行うことで、ニッケル層とシリサイド層との界面にカーボンが析出することを防ぎつつ、酸化しにくい窒化チタン層5が酸化保護層となってニッケル層4およびニッケルシリサイド層6の酸化を防止することができる。
Thus, carbon is deposited on the interface between the nickel layer and the silicide layer by forming the
なお、窒化チタン層5の厚さを300〜500nmとすることで、下層の酸化を確実に防止することができる。
In addition, the oxidation of a lower layer can be reliably prevented by setting the thickness of the
ニッケルシリサイド層6の酸化が回避されることで、オーミック電極のオーミック抵抗のばらつきが防止され、良好なオーミック特性を有したオーミック電極が得られる。
By avoiding the oxidation of the
次に、図5に示す工程において、例えばスパッタエッチング(不活性ガスを用いた物理的なエッチング)で窒化チタン層5を除去する。なお、窒化チタン層5の除去にはドライエッチングを用いても良い。
Next, in the step shown in FIG. 5, the
その後、SiC基板SBの第2の主面、ドリフト層1の一方主面(ドリフト層2と接する側とは反対側の主面)上にショットキー電極として厚さ200nmのチタン層7を真空蒸着法により形成し、さらにチタン層7上に配線電極として厚さ3μmのアルミニウム(Al)層8を形成する。なお、チタン層7の形成後には、ショットキーバリアの高さ(φB)を安定させるため、約600℃の熱処理を行うこともある。
Thereafter, a titanium layer 7 having a thickness of 200 nm is vacuum-deposited as a Schottky electrode on the second main surface of SiC substrate SB and one main surface of drift layer 1 (the main surface opposite to the side in contact with drift layer 2). Then, an aluminum (Al)
その後、図6に示す工程において、ニッケルシリサイド層6の一方主面(ドリフト層2と接する側とは反対側の主面)上に厚さ約700nmのニッケル層9を、例えば真空蒸着法により形成し、さらに、ニッケル層9上に、厚さ200nmの金(Au)層10を真空蒸着法により形成する。以上の工程を経て、コンタクト抵抗10-6Ωcm2台の良好なオーミック電極を有したSiCショットキーバリアダイオード100が完成する。
Thereafter, in the step shown in FIG. 6, a
<実施の形態2>
製造工程を順に示す断面図である図7〜図12を用いて、本発明に係る実施の形態2の炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する。
<
A method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 12 which are sectional views sequentially showing the manufacturing steps.
まず、図7に示す工程においてN型不純物を比較的低濃度(N-)に含んだ厚さ5〜15μmのドリフト層1と、N型不純物を比較的高濃度(N+)に含んだ厚さ300〜400μmのドリフト層2とで構成されるSiC基板SBを準備する。
First, in the step shown in FIG. 7, a
次に、図8に示す工程において、SiC基板SBの裏面、すなわちドリフト層2の一方主面(ドリフト層1と接する側とは反対側の主面)上に例えば厚さ100nmのシリコン層3を、例えばシランガスをソースガスとして用いたCVD法により形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8, for example, a
その後、シリコン層3の一方主面(ドリフト層2と接する側とは反対側の主面)上に厚さ約700nmのニッケル層4Aを、スパッタリング法によって形成する。
Thereafter, a
次に、図9に示す工程において、ニッケル層4Aの一方主面(シリコン層3と接する側とは反対側の主面)上に、真空蒸着法により厚さ約200nmの金層10を形成する。
Next, in the process shown in FIG. 9, a
次に、図10に示す工程において、金層10の一方主面(ニッケル層4Aと接する側とは反対側の主面)上に、酸化保護層として厚さ300〜500nmの窒化チタン層5を、スパッタリング法によって形成する。
Next, in the step shown in FIG. 10, a
この後、図11に示す工程において、400〜700℃の高温アニール処理を5分間行うことで、シリコン層3とニッケル層4Aとが反応し、オーミック電極としてのニッケルシリサイド層6が形成される。
Thereafter, in the process shown in FIG. 11, a high temperature annealing process at 400 to 700 ° C. is performed for 5 minutes, whereby the
なお、ニッケル層4Aは約700nmの厚さがあり、厚さ約100nmのシリコン層3と全て反応しても、ニッケルシリサイド層6上には未反応のニッケル層4Aが残ることとなる。ここで、ニッケル層4Aを厚く形成して未反応のニッケル層4Aを残す理由は、ニッケルシリサイド層6と金層10とが直接に接触する構成を採ると接触抵抗が大きくなるので、ニッケル層4Aに金層10を接触させて接触抵抗を低減するためである。
The
なお、ニッケル層4Aの厚さは700nmに限定されるものではなく、シリコン層3よりも厚く、シリコン層3と全て反応しても、未反応のニッケル層が残る厚さであれば良く、例えば、シリコン層3の2倍から7倍の厚さとすれば良い。
Note that the thickness of the
その後、例えばスパッタエッチングで窒化チタン層5を除去する。なお、窒化チタン層5の除去にはドライエッチングを用いても良い。
Thereafter, the
このように、ドリフト層2上にシリコン層3を形成し、ニッケル層4A上には金層10を介して窒化チタン層5を形成した後に高温アニール処理を行うことで、ニッケル層とシリサイド層との界面にカーボンが析出することを防ぎつつ、酸化しにくい窒化チタン層5が酸化保護層となってニッケル層4Aおよびニッケルシリサイド層6の酸化を防止することができる。
In this way, the
また、金層10の上に窒化チタン層5を形成するので、窒化チタン層5をニッケル層4A上に直接形成する場合に比べてニッケル層4Aがダメージを受けることが防止される。すなわち、窒化チタン層5はスパッタリング法によって形成するので、窒化チタン層5をニッケル層4A上に直接形成する場合には、窒化チタン層5の形成時にニッケル層4Aがダメージを受けるとともに、窒化チタン層5を除去する場合のスパッタエッチングによってもニッケル層4Aがダメージを受けることになる。しかし、本実施の形態の製造方法では、ニッケル層4A上には金層10を介して窒化チタン層5を形成するので、ニッケル層4Aがダメージを受けることが回避される。
Further, since the
また、金層10は真空蒸着法によりニッケル層4A上に形成されるので、ニッケル層4Aにダメージを与えることなく密着性良く形成することができる。
Further, since the
次に、図12に示す工程において、ドリフト層1の一方主面(ドリフト層2と接する側とは反対側の主面)上にショットキー電極として厚さ200nmのチタン層7を真空蒸着法により形成し、さらにチタン層7上に配線電極として厚さ3μmのアルミニウム(Al)層8を形成する。なお、チタン層7の形成後には、ショットキーバリアの高さ(φB)を安定させるため、約600℃の熱処理を行うこともある。
Next, in the step shown in FIG. 12, a titanium layer 7 having a thickness of 200 nm as a Schottky electrode is formed on one main surface of the drift layer 1 (the main surface opposite to the side in contact with the drift layer 2) by vacuum deposition. Then, an aluminum (Al)
以上の工程を経て、コンタクト抵抗10-6Ωcm2台の良好なオーミック電極を有したSiCショットキーバリアダイオード200が完成する。
Through the above steps, a SiC
<変形例>
以上説明した実施の形態1および2においては、ニッケルシリサイド層6の酸化を防止するための酸化保護層として窒化チタン層を使用する例について説明したが、これに限定されるものではなく、酸化開始温度が600℃以上で耐酸化性が非常に高い窒化タンタル(TaN)、窒化ジルコニウム(ZrN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ボロン(BN)、窒化クロム(CrN)および窒化ニオブ(NbN)などの窒化物を使用しても良い。
<Modification>
In the first and second embodiments described above, the example in which the titanium nitride layer is used as the oxidation protection layer for preventing the oxidation of the
また、硬度が高く、400℃以上の高温アニール時でもシリサイド表面の均一性を保つことができる炭化チタン(TiC)、炭化タングステン(WC)および炭化バナジウム(VC)などの炭化物を使用しても良い。 Further, carbides such as titanium carbide (TiC), tungsten carbide (WC), and vanadium carbide (VC) that have high hardness and can maintain the uniformity of the silicide surface even during high-temperature annealing at 400 ° C. or higher may be used. .
また、SiCと熱膨張係数が近く、アニール時のウエハの反りを抑えることができるホウ化チタン(TiB)、ホウ化タングステン(WB2)およびホウ化ジルコニウム(ZrB)などのホウ化物などを使用しても良い。 Also, boricides such as titanium boride (TiB), tungsten boride (WB 2 ) and zirconium boride (ZrB), which have a thermal expansion coefficient close to that of SiC and can suppress wafer warpage during annealing, are used. May be.
なお、上述した窒化物は、窒素雰囲気中で、各金属のスパッタターゲットをスパッタリングすることで形成でき、上述した炭化物は、メタンガス雰囲気中で、各金属のスパッタターゲットをスパッタリングすることで形成でき、上述したホウ化物は、イオンプレーティング法で形成することができる。 The nitride described above can be formed by sputtering each metal sputter target in a nitrogen atmosphere, and the above-described carbide can be formed by sputtering each metal sputter target in a methane gas atmosphere. The resulting boride can be formed by an ion plating method.
<その他の適用例>
以上説明した実施の形態1および2においては、本発明に係る製造方法を、SiCショットキーバリアダイオードの製造に適用する例を説明したが、本発明に係る製造方法は、他のSiCデバイスの製造に適用できることは言うまでもなく、例えば、縦形二重拡散構造のMOSFET(DMOSFET)への適用も可能である。
<Other application examples>
In the first and second embodiments described above, the example in which the manufacturing method according to the present invention is applied to the manufacture of an SiC Schottky barrier diode has been described. However, the manufacturing method according to the present invention can be used to manufacture other SiC devices. Needless to say, the present invention can be applied to, for example, a vertical double diffusion structure MOSFET (DMOSFET).
図13には、DMOSFETの構成の一例を示す。図13に示すDMOSFETは、SiC基板の第2の主面、すなわちN型不純物を比較的高濃度(N+)に含んだSiCのドリフト層22の一方の主面上に、ドレイン電極28が形成され、ドリフト層22の他方の主面上にはN型不純物を比較的低濃度(N-)に含んだSiCのドリフト層21が形成されている。そして、ドリフト層21の上層部には、P型不純物を含んだ複数のボディ領域23が選択的に形成され、ボディ領域23の表面内には、N型不純物を比較的高濃度(N+)に含んだソース領域24が形成されている。
FIG. 13 shows an example of the configuration of the DMOSFET. In the DMOSFET shown in FIG. 13, the
そして、SiC基板の第1の主面、すなわちドリフト層21の一方の主面上には、隣り合うボディ領域23のソース領域24間上に渡るようにゲート絶縁膜25が形成され、ゲート絶縁膜25上にはゲート電極26が形成されている。ゲート絶縁膜25の直下のボディ領域23の表面内には、DMOSFETの動作時にチャネルが形成される。
A
ゲート絶縁膜25は、ソース領域24間と各ソース領域24の端縁部上に形成されるが、ゲート絶縁膜25が形成されていないソース領域24上およびボディ領域23上にはソース電極27が形成されている。
The
このような構成のDMOSFETにおいて、ソース電極27をシリサイドで形成するような場合に、本発明に係る製造方法を適用することができる。 In the DMOSFET having such a configuration, the manufacturing method according to the present invention can be applied when the source electrode 27 is formed of silicide.
3 シリコン層、4 ニッケル層、5 窒化チタン層、6,6A ニッケルシリサイド層、10 金層、SB SiC基板。 3 silicon layer, 4 nickel layer, 5 titanium nitride layer, 6,6A nickel silicide layer, 10 gold layer, SB SiC substrate.
Claims (14)
(a)前記炭化珪素基板を準備する工程と、
(b)前記炭化珪素基板の第1の主面にシリコン層を形成する工程と、
(c)前記シリコン層上にニッケル層および酸化保護層を前記シリコン層側から順に連続的に形成する工程と、
(d)前記酸化保護層が形成された前記炭化珪素基板を所定の温度で熱処理して、前記ニッケル層と前記シリコン層とを反応させてニッケルシリサイド層を形成して前記第1の主電極を形成する工程と、
(e)前記ニッケルシリサイド層の形成後、前記酸化保護層を除去する工程と、
(f)前記酸化保護層の除去後、前記第2の主面上に前記第2の主電極を形成する工程と、を備える炭化珪素半導体装置の製造方法。 A thickness of the silicon carbide substrate, comprising: a first main electrode provided on a first main surface of the silicon carbide substrate; and a second main electrode provided on a second main surface of the silicon carbide substrate. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device in which a main current flows in a direction,
(a) preparing the silicon carbide substrate;
(b) forming a silicon layer on the first main surface of the silicon carbide substrate;
(c) continuously forming a nickel layer and an oxidation protective layer on the silicon layer in order from the silicon layer side;
(d) The silicon carbide substrate on which the oxidation protection layer is formed is heat-treated at a predetermined temperature, the nickel layer and the silicon layer are reacted to form a nickel silicide layer, and the first main electrode is formed. Forming, and
(e) removing the oxidation protection layer after forming the nickel silicide layer;
(f) forming the second main electrode on the second main surface after removing the oxidation protection layer, and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
(a)前記炭化珪素基板を準備する工程と、
(b)前記炭化珪素基板の第1の主面にシリコン層を形成する工程と、
(c)前記シリコン層上にニッケル層、金層および酸化保護層を前記シリコン層側から順に形成する工程と、
(d)前記酸化保護層が形成された前記炭化珪素基板を所定の温度で熱処理して、前記ニッケル層と前記シリコン層とを反応させてニッケルシリサイド層を形成して前記第1の主電極を形成する工程と、
(e)前記ニッケルシリサイド層の形成後、前記酸化保護層を除去する工程と、
(f)前記酸化保護層の除去後、前記第2の主面上に前記第2の主電極を形成する工程と、を備える炭化珪素半導体装置の製造方法。 A thickness of the silicon carbide substrate, comprising: a first main electrode provided on a first main surface of the silicon carbide substrate; and a second main electrode provided on a second main surface of the silicon carbide substrate. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device in which a main current flows in a direction,
(a) preparing the silicon carbide substrate;
(b) forming a silicon layer on the first main surface of the silicon carbide substrate;
(c) forming a nickel layer, a gold layer and an oxidation protective layer on the silicon layer sequentially from the silicon layer side;
(d) The silicon carbide substrate on which the oxidation protection layer is formed is heat-treated at a predetermined temperature, the nickel layer and the silicon layer are reacted to form a nickel silicide layer, and the first main electrode is formed. Forming, and
(e) removing the oxidation protection layer after forming the nickel silicide layer;
(f) forming the second main electrode on the second main surface after removing the oxidation protection layer, and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
前記ニッケル層を前記シリコン層と同程度の厚さに形成する工程を含む、請求項1記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The step (d)
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, comprising a step of forming the nickel layer with a thickness comparable to that of the silicon layer.
前記ニッケル層を前記シリコン層の2倍〜7倍の厚さに形成する工程を含む、請求項1記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The step (d)
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, comprising a step of forming the nickel layer to a thickness two to seven times that of the silicon layer.
半導体不純物を比較的高濃度に含んだ、第1の炭化珪素ドリフト層と、
前記半導体不純物を比較的低濃度に含んだ、第2の炭化珪素ドリフト層と、が積層されて構成される前記炭化珪素基板を準備する工程を含み、
前記第1の主面は、前記第1の炭化珪素ドリフト層の前記第2の炭化珪素ドリフト層と接する側とは反対側の主面である、請求項1または請求項2記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The step (a)
A first silicon carbide drift layer containing a relatively high concentration of semiconductor impurities;
Preparing a silicon carbide substrate configured by laminating a second silicon carbide drift layer containing the semiconductor impurity at a relatively low concentration;
3. The silicon carbide semiconductor according to claim 1, wherein said first main surface is a main surface of said first silicon carbide drift layer opposite to a side in contact with said second silicon carbide drift layer. Device manufacturing method.
半導体不純物を比較的高濃度に含んだ、第1の炭化珪素ドリフト層と、
前記半導体不純物を比較的低濃度に含んだ、第2の炭化珪素ドリフト層と、が積層されて構成される前記炭化珪素基板を準備する工程を含み、
前記第1の主面は、前記第2の炭化珪素ドリフト層の前記第1の炭化珪素ドリフト層と接する側とは反対側の主面である、請求項1または請求項2記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The step (a)
A first silicon carbide drift layer containing a relatively high concentration of semiconductor impurities;
Preparing a silicon carbide substrate configured by laminating a second silicon carbide drift layer containing the semiconductor impurity at a relatively low concentration;
3. The silicon carbide semiconductor according to claim 1, wherein said first main surface is a main surface of said second silicon carbide drift layer opposite to a side in contact with said first silicon carbide drift layer. Device manufacturing method.
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