JPH0799169A - 炭化けい素電子デバイスの製造方法 - Google Patents
炭化けい素電子デバイスの製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ｎ形SiＣ基体にオーム性電極としてNi電極を形
成するときに、高温の熱処理を必要とせず、電極表面に
導線ボンディングの支障になるグラファイトの析出がな
いようにする。 【構成】SiＣ基体１上にNiとSiの同時蒸着によりNi−Si
合金層２を形成するか、Si層、Ni層の順に蒸着したあ
と、700 ℃以下の低温で熱処理すればNiSi2 ができ、基
体と良好なオーム性接触を示す。そして、電極表面のグ
ラファイト析出もない。
成するときに、高温の熱処理を必要とせず、電極表面に
導線ボンディングの支障になるグラファイトの析出がな
いようにする。 【構成】SiＣ基体１上にNiとSiの同時蒸着によりNi−Si
合金層２を形成するか、Si層、Ni層の順に蒸着したあ
と、700 ℃以下の低温で熱処理すればNiSi2 ができ、基
体と良好なオーム性接触を示す。そして、電極表面のグ
ラファイト析出もない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、新しい半導体材料とし
て炭化けい素 (以下SiＣと記す) を用いるSiＣ電子デバ
イスの製造方法に関する。
て炭化けい素 (以下SiＣと記す) を用いるSiＣ電子デバ
イスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在Siを用いたパワー・デバイスは高周
波大電力の制御を目的として開発が行われ、各種の構造
的工夫により、高性能化が進められてきた。しかし、こ
れも理論的な限界に近づきつつある。また、パワー・デ
バイスは高温や放射線等の悪環境下における動作を要求
されることが多いが、Siにおいてはこのようなデバイス
は実現できない。このように、より高性能化を達成しよ
うとするためには新しい材料の適用が必要である。以上
の要求に対してSiＣは６Ｈ型で2.93evの広い禁制帯幅を
持つため、高温での電気伝導制御や耐放射線性に優れ、
Siより約１桁高い絶縁破壊電界は高耐圧デバイスへの適
用を可能とし、さらにSiの約２倍の電子の飽和ドリフト
速度は高周波大電力制御を可能とするので、SiＣは高周
波大電力制御に期待できる半導体材料である。
波大電力の制御を目的として開発が行われ、各種の構造
的工夫により、高性能化が進められてきた。しかし、こ
れも理論的な限界に近づきつつある。また、パワー・デ
バイスは高温や放射線等の悪環境下における動作を要求
されることが多いが、Siにおいてはこのようなデバイス
は実現できない。このように、より高性能化を達成しよ
うとするためには新しい材料の適用が必要である。以上
の要求に対してSiＣは６Ｈ型で2.93evの広い禁制帯幅を
持つため、高温での電気伝導制御や耐放射線性に優れ、
Siより約１桁高い絶縁破壊電界は高耐圧デバイスへの適
用を可能とし、さらにSiの約２倍の電子の飽和ドリフト
速度は高周波大電力制御を可能とするので、SiＣは高周
波大電力制御に期待できる半導体材料である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなSiＣの優
れた材料特性をパワー・デバイスに応用しようとする
際、ｎ形SiＣ上へのオーム性電極材料としてNiが使われ
ている。しかしながら、真空蒸着法等でNiをｎ形SiＣ上
に堆積しただけでは金属と半導体の界面にショットキー
障壁が形成され整流性を示し、オーム性を示さない。熱
処理を施してNiのSiＣ中への拡散とSiＣ中のSiのNi中へ
の拡散を促すことによって、はじめてオーム性電極を得
ることができる。しかしながら、このためには1000℃以
上の高温で熱処理を行わなければならない欠点があっ
た。また、熱処理中に、NiとSiＣ中のSiは相互に拡散し
てけい化ニッケルを形成するが、SiＣ中のＣはNi電極の
表面に拡散してグラファイトとして析出してしまう。こ
のグラファイトが電極への導体の接続に支障となる欠点
があった。
れた材料特性をパワー・デバイスに応用しようとする
際、ｎ形SiＣ上へのオーム性電極材料としてNiが使われ
ている。しかしながら、真空蒸着法等でNiをｎ形SiＣ上
に堆積しただけでは金属と半導体の界面にショットキー
障壁が形成され整流性を示し、オーム性を示さない。熱
処理を施してNiのSiＣ中への拡散とSiＣ中のSiのNi中へ
の拡散を促すことによって、はじめてオーム性電極を得
ることができる。しかしながら、このためには1000℃以
上の高温で熱処理を行わなければならない欠点があっ
た。また、熱処理中に、NiとSiＣ中のSiは相互に拡散し
てけい化ニッケルを形成するが、SiＣ中のＣはNi電極の
表面に拡散してグラファイトとして析出してしまう。こ
のグラファイトが電極への導体の接続に支障となる欠点
があった。
【０００４】本発明の目的は、上述の欠点を除去するた
め、ｎ形SiＣの上にNiによりオーム性電極を形成するた
めの熱処理が低温で行うことができ、また電極表面にグ
ラファイトの析出のないSiＣ電子デバイスの製造方法を
提供することにある。
め、ｎ形SiＣの上にNiによりオーム性電極を形成するた
めの熱処理が低温で行うことができ、また電極表面にグ
ラファイトの析出のないSiＣ電子デバイスの製造方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のSiＣ電子デバイスの製造方法は、ｎ形Si
Ｃ基体上にNi組成が33〜67原子％のNi−Si合金層を形成
後、熱処理を施してSiＣ基体上にオーム性電極を形成す
るものとする。そのようなNi−Si合金層をNiとSiと同時
に蒸着することにより形成することが良い方法である。
別の本発明のSiＣ電子デバイスの製造方法は、ｎ形SiＣ
基体上に順にSi層およびNi層を積層し、積層体中にNiが
33〜67原子％で存在するようにしたのち、熱処理を施し
てSiＣ基体上にオーム性電極を形成するものとする。そ
のような積層体のSi層およびNi層をそれぞれ蒸着により
形成することが良い方法である。いずれの方法において
も熱処理の温度が700 ℃以下であることが目的に叶って
いる。
めに、本発明のSiＣ電子デバイスの製造方法は、ｎ形Si
Ｃ基体上にNi組成が33〜67原子％のNi−Si合金層を形成
後、熱処理を施してSiＣ基体上にオーム性電極を形成す
るものとする。そのようなNi−Si合金層をNiとSiと同時
に蒸着することにより形成することが良い方法である。
別の本発明のSiＣ電子デバイスの製造方法は、ｎ形SiＣ
基体上に順にSi層およびNi層を積層し、積層体中にNiが
33〜67原子％で存在するようにしたのち、熱処理を施し
てSiＣ基体上にオーム性電極を形成するものとする。そ
のような積層体のSi層およびNi層をそれぞれ蒸着により
形成することが良い方法である。いずれの方法において
も熱処理の温度が700 ℃以下であることが目的に叶って
いる。
【０００６】
【作用】SiＣ基体の上にNi−Si合金層、あるいはSi、Ni
積層体を形成しておくと、SiＣ基体からのSiの供給なし
にNiSi2 ( Ni33原子％、Si67原子％) が形成でき、SiＣ
基体に対してオーム性接触をする電極が得られる。いず
れの場合も、Niが原子比で33％以下ではSiが余剰となり
伝導性を阻害し、67％以上あるとNiSi2 とSiＣとの界面
に余剰のNiが存在し、不連続な界面となってしまう。Ni
およびSiからのNiSi2 の形成には、1000℃以上の高温を
必要とせず、700 ℃以下の低温で十分である。また、Si
をSiＣから供給するのでないため、余剰になったＣがNi
中に拡散して電極の表面にグラファイトとして析出する
現象も生じない。
積層体を形成しておくと、SiＣ基体からのSiの供給なし
にNiSi2 ( Ni33原子％、Si67原子％) が形成でき、SiＣ
基体に対してオーム性接触をする電極が得られる。いず
れの場合も、Niが原子比で33％以下ではSiが余剰となり
伝導性を阻害し、67％以上あるとNiSi2 とSiＣとの界面
に余剰のNiが存在し、不連続な界面となってしまう。Ni
およびSiからのNiSi2 の形成には、1000℃以上の高温を
必要とせず、700 ℃以下の低温で十分である。また、Si
をSiＣから供給するのでないため、余剰になったＣがNi
中に拡散して電極の表面にグラファイトとして析出する
現象も生じない。
【０００７】
【実施例】以下、図を引用して本発明の実施例について
説明する。図１に電極部を示した一実施例の電子デバイ
スでは、ｎ形SiＣ基板１の表面にＲＦマグネトロン・ス
パッタ法により、NiとSiを同時にスパッタ蒸着をし、Ni
とSiは原子比で38：62になるようにNi−Si合金層２を形
成した。この後の熱処理として、２×10-6Torrの真空中
600 ℃で30分間アニールしたところ、図３の線11に示す
ように整流性のない電流−電圧特性を示した。比較のた
めに従来方法でNi電極をスパッタ蒸着で形成し、1200℃
で10分間アニールして電流−電圧特性を測定したところ
図３の線13に示すように整流性を示さなかったものの、
線11の本発明の実施例の方が抵抗が低く、電流が流れや
すいことが分かった。さらにNiとSiの組成比を変えて、
実験したところ、Niの組成が原子比で33％以上でかつ67
％以下のときに良好なオーム性を示した。
説明する。図１に電極部を示した一実施例の電子デバイ
スでは、ｎ形SiＣ基板１の表面にＲＦマグネトロン・ス
パッタ法により、NiとSiを同時にスパッタ蒸着をし、Ni
とSiは原子比で38：62になるようにNi−Si合金層２を形
成した。この後の熱処理として、２×10-6Torrの真空中
600 ℃で30分間アニールしたところ、図３の線11に示す
ように整流性のない電流−電圧特性を示した。比較のた
めに従来方法でNi電極をスパッタ蒸着で形成し、1200℃
で10分間アニールして電流−電圧特性を測定したところ
図３の線13に示すように整流性を示さなかったものの、
線11の本発明の実施例の方が抵抗が低く、電流が流れや
すいことが分かった。さらにNiとSiの組成比を変えて、
実験したところ、Niの組成が原子比で33％以上でかつ67
％以下のときに良好なオーム性を示した。
【０００８】図２に電極部を示した別の実施例の電子デ
バイスでは、ｎ形SiＣ基板１の表面にＲＦマグネトロン
・スパッタ法により、Si層３をスパッタ蒸着をし、次い
でNi層４をスパッタ蒸着をした。この時、NiとSiの組成
比が原子比で40：70になるようにSi層３とNi層４を形成
した。このあとの熱処理として、２×10-6Torrの真空中
600 ℃で30分間アニールしたところ、図３の線12に示す
ように整流性のない電流−電圧特性を示すとともに、従
来法の電極よりも抵抗が低く良好なオーム性電極を得る
ことができた。Ni層４とSi層３の厚さの比で2.2 ：８よ
りもNiの比率が低くなると良好なオーム性を示さなかっ
た。この比率よりもNi層が薄くなると、熱処理でNiがSi
中でNiSi2 を形成しながら拡散していくので、NiがSiＣ
表面に到達することができないためと考えられる。
バイスでは、ｎ形SiＣ基板１の表面にＲＦマグネトロン
・スパッタ法により、Si層３をスパッタ蒸着をし、次い
でNi層４をスパッタ蒸着をした。この時、NiとSiの組成
比が原子比で40：70になるようにSi層３とNi層４を形成
した。このあとの熱処理として、２×10-6Torrの真空中
600 ℃で30分間アニールしたところ、図３の線12に示す
ように整流性のない電流−電圧特性を示すとともに、従
来法の電極よりも抵抗が低く良好なオーム性電極を得る
ことができた。Ni層４とSi層３の厚さの比で2.2 ：８よ
りもNiの比率が低くなると良好なオーム性を示さなかっ
た。この比率よりもNi層が薄くなると、熱処理でNiがSi
中でNiSi2 を形成しながら拡散していくので、NiがSiＣ
表面に到達することができないためと考えられる。
【０００９】また、これらの実施例の表面をしらべたと
ころグラファイトの析出がなく、従来方法に比べ、導線
のボンディング加工が実施しやすくなった。
ころグラファイトの析出がなく、従来方法に比べ、導線
のボンディング加工が実施しやすくなった。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、ｎ形SiＣ基体上のオー
ム性電極を、Ni−Si合金からあるいはNi−Si積層体から
形成することにより、純Ni電極の場合のように1000℃以
上の高温の熱処理を必要とせず、700 ℃以下の低温の熱
処理ですむようになった。また、電極面へのグラファイ
トの析出もなくなり、接続の容易な電極が得られるの
で、SiＣ電子デバイスの製造に与える効果は極めて大き
い。
ム性電極を、Ni−Si合金からあるいはNi−Si積層体から
形成することにより、純Ni電極の場合のように1000℃以
上の高温の熱処理を必要とせず、700 ℃以下の低温の熱
処理ですむようになった。また、電極面へのグラファイ
トの析出もなくなり、接続の容易な電極が得られるの
で、SiＣ電子デバイスの製造に与える効果は極めて大き
い。
【図１】本発明の一実施例のSiＣ電子デバイスの電極部
を示す断面図
を示す断面図
【図２】本発明の別の実施例のSiＣ電子デバイスの電極
部を示す断面図
部を示す断面図
【図３】本発明の実施例および従来例のｎ形SiＣ基板用
電極の電流−電圧特性線図
電極の電流−電圧特性線図
１ ｎ形SiＣ基板 ２ Ni−Si合金層 ３ Si層 ４ Ni層
Claims (5)
- 【請求項１】ｎ形炭化けい素基体上にニッケル組成が33
〜67原子％のニッケル・けい素合金層を形成後、熱処理
を施して炭化けい素基体上にオーム性電極を形成するこ
とを特徴とする炭化けい素電子デバイスの製造方法。 - 【請求項２】ニッケル・けい素合金層をニッケルとけい
素とを同時に蒸着することにより形成する請求項１記載
の炭化けい素電子デバイスの製造方法。 - 【請求項３】ｎ形炭化けい素基体上に順にけい素層およ
びニッケル層を積層し、積層体中にNiが33〜67原子％で
存在するようにしたのち、熱処理を施して炭化けい素基
体上にオーム性電極を形成することを特徴とする炭化け
い素電子デバイスの製造方法。 - 【請求項４】積層体のけい素層およびニッケル層をそれ
ぞれ蒸着により形成する請求項３記載の炭化けい素電子
デバイスの製造方法。 - 【請求項５】熱処理の温度が700 ℃以下である請求項１
ないし４のいずれかに記載の炭化けい素電子デバイスの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24076993A JP3079851B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 炭化けい素電子デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24076993A JP3079851B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 炭化けい素電子デバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799169A true JPH0799169A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3079851B2 JP3079851B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=17064443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24076993A Expired - Lifetime JP3079851B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 炭化けい素電子デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079851B2 (ja) |
Cited By (14)
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| JP2009010098A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009013886A1 (ja) | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Panasonic Corporation | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP24076993A patent/JP3079851B2/ja not_active Expired - Lifetime
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