[發明專利]SiC半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201380010206.6
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN104126219B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 今井文一
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/329;H01L29/47;H01L29/872
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 宋俊寅

技術領域

本發明涉及SiC半導體器件的制造方法及利用該制造方法制造的SiC半導體器件。特別是，涉及均勻的背面電極的形成方法。

背景技術

以往，作為功率器件使用的半導體器件主要使用硅作為半導體材料，但帶隙比硅要寬的寬帶隙的半導體即碳化硅(SiC)具有如下物性值：與硅相比熱傳導率是其3倍，最大電場強度是其10倍，電子的漂移速度是其2倍，因此作為絕緣破壞電壓高且能夠以低損耗進行高溫動作的功率器件，近年來各機構對其應用進行了大量的研究。這種功率器件的結構主要為在背面側具有背面電極的縱向型半導體器件，該背面電極具備低電阻的歐姆電極。對于背面電極可使用各種材料和結構，而作為其中之一，提出了鈦層和鎳層和銀層的層疊體(例如，參照下述專利文獻1)、鈦層和鎳層和金層的層疊體(例如，參照下述專利文獻2)等。

在以肖特基勢壘二極管為代表的使用SiC的縱向型半導體器件中，使用了如下方法：在SiC基板上形成鎳層之后，通過加熱形成硅化鎳層，在SiC基板與硅化鎳層之間形成歐姆接觸(例如，參照下述專利文獻1和下述專利文獻2)。

另外，作為形成歐姆電極的方法，提出了在SiC基板上形成多個金屬(Ni、Ti、Al)的層疊膜之后，在700℃到1100℃的溫度下進行加熱處理的方案，示出了最優選為在800℃的溫度下可得到歐姆特性(例如，參照下述專利文獻3)。另外，提出了通過向SiC基板的背面照射激光從而在低溫處理中形成歐姆電極的方案(例如，參照下述專利文獻4)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2007－184571號公報

專利文獻2：日本專利特開2010－86999號公報

專利文獻3：日本專利特開2005－277240號公報

專利文獻4：日本專利特開2008－135611號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，由上述專利文獻3、上述專利文獻4那樣的現有技術得到的歐姆電極存在如下問題：接觸電阻的偏差較大，無法得到良好的正向電壓降(Vf)特性。

在上述專利文獻4所記載的SiC半導體器件用背面電極的制造方法中，在SiC基板上形成鎳層之后，使用KrF準分子激光器(248nm)進行0.9J/cm²的強度的激光照射，從而形成硅化鎳層，在SiC基板與硅化鎳層之間形成有歐姆接觸。

根據上述專利文獻1可知，硅化鎳通過由下述(1)式所示的反應式表示的固相反應生成。

Ni+2SiC→NiSi₂+2C···(1)

例如，上述專利文獻1中記載了：在SiC基板上形成鎳層之后，通過加熱形成硅化鎳層以在SiC基板與硅化鎳層之間形成有歐姆接觸的制造方法中，對于上述加熱，在Ar氣體氣氛中，以1000℃的溫度，進行兩分鐘的急速加熱。

然而，若上述(1)式所示的反應式的固相反應未均勻地進行，則歐姆接觸電阻會發生偏差，存在如下問題：在所制造的SiC半導體器件中無法得到良好的Vf特性。

本發明用于解決上述問題，其目的在于，提供一種新的SiC半導體器件的制造方法：對包含鎳和鈦的層進行加熱以形成包含碳化鈦的均勻的硅化鎳層，并且提供一種背面電極結構的背面接觸電阻足夠低、且均勻的SiC半導體器件。

解決技術問題所采用的技術方案

本發明為了達到上述目的，具有如下特征。

本發明是一種在SiC半導體上形成電極結構的半導體器件的制造方法，其特征在于，在所述SiC半導體上形成包含鎳和鈦的層之后，通過加熱來生成具有碳化鈦的硅化鎳層，在具有所述碳化鈦的硅化鎳層上形成金屬層，從而形成所述電極結構。優選為，所述加熱在1100℃以上1350℃以下的條件下進行。優選為，所述加熱在升溫速度10℃/分鐘以上1350℃/分鐘以下、加熱保持時間0分鐘以上120分鐘以下的條件下進行。

作為具體示例，本發明的半導體器件作為電極結構，具有由包含碳化鈦的硅化鎳層的歐姆電極和金屬層的背面電極構成的背面電極結構，且具有由肖特基電極和表面電極構成的表面電極結構。另外，作為具體示例，所述電極結構為如下的電極結構：在SiC半導體上，從靠近所述SiC半導體的一側開始依次層疊有包含碳化鈦的硅化鎳層、鈦層、鎳層、金層。另外，包含所述碳化鈦的硅化鎳層從靠近所述SiC半導體的一側開始依次層疊有硅化鎳層、碳化鈦層。

本發明的半導體器件的特征在于，是具有利用所述制造方法形成的電極結構的半導體器件。