[發(fā)明專利]碳化硅半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380013907.5
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN104247024B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 今井文一
• 申請（專利權(quán)）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L29/47
• 分類號: H01L29/47;H01L21/28;H01L29/861;H01L29/868;H01L29/872
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 張鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用碳化硅的半導(dǎo)體裝置，尤其涉及邊緣部的肖特基(Schottky)接觸金屬被前表面電極金屬完全覆蓋、能防止蝕刻殘留物產(chǎn)生、具有高可靠性的前表面電極結(jié)構(gòu)的碳化硅半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

以往，作為功率器件使用的半導(dǎo)體器件主要使用硅(Si)作為半導(dǎo)體材料，但寬帶隙半導(dǎo)體即碳化硅(SiC)具有如下物性值：與硅相比熱傳導(dǎo)率是其3倍，最大電場強度是其10倍，電子的遷移速度是其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(gòu)對其應(yīng)用進行了大量的研究。

這種功率器件的結(jié)構(gòu)主要為在基板背面?zhèn)染哂斜趁骐姌O的縱向型半導(dǎo)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(jié)構(gòu)，而作為其中之一，提出了鈦(Ti)層、鎳(Ni)層和銀(Ag)層的層疊體(例如，參照下述專利文獻1)、鈦層、鎳層和金(Au)層的層疊體(例如，參照下述專利文獻2)等。

以肖特基勢壘二極管為代表的使用SiC的縱向型半導(dǎo)體器件中，提出了如下器件。例如，在具有(0001)面作為主面的SiC基板的一個主面上堆積有低雜質(zhì)濃度的n型漂移層。n型漂移層具有由區(qū)域A、第二導(dǎo)電型的區(qū)域B、以及第二導(dǎo)電型的區(qū)域C構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，該區(qū)域A僅設(shè)置有第一導(dǎo)電型區(qū)域，或周期性地設(shè)置有第一導(dǎo)電型區(qū)域和第二導(dǎo)電型區(qū)域，該區(qū)域B設(shè)置在區(qū)域A的周圍，該區(qū)域C設(shè)置在區(qū)域B的周圍，且雜質(zhì)濃度與區(qū)域B不同。并且，在前表面電極上，在肖特基接觸上對由鋁(AL)或鋁合金構(gòu)成的金屬膜進行成膜來形成電極結(jié)構(gòu)。

另一方面，使用了如下方法：在SiC基板的另一主面上形成鎳層之后，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)。此外，作為形成歐姆電極的方法，提出了如下方案：其特征在于，在SiC基板上形成由多種金屬構(gòu)成的膜后，以700～1100℃的溫度進行加熱處理，最優(yōu)選為，通過以約800℃的溫度進行加熱處理從而獲得良好的歐姆特性(例如參照下述專利文獻3)。另外，下述專利文獻4中，通過照射激光來形成歐姆電極。

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

專利文獻5：日本專利特開2010－165838號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

在現(xiàn)有的肖特基勢壘二極管的制造工序中，在形成了窗部的抗蝕劑上形成金屬膜，接著利用去除該抗蝕劑的所謂的剝離法來形成前表面電極(例如參照上述專利文獻5)。然而，剝離法容易在圖案邊緣部分產(chǎn)生毛邊，會導(dǎo)致元件不良，因此不優(yōu)選。因此，優(yōu)選利用干刻法代替剝離法來對金屬層進行圖案化。

在利用干刻法對金屬層進行圖案化的情況下，干刻時產(chǎn)生的殘留物會附著于金屬層的一部分，并且未被金屬層覆蓋的肖特基接觸會因暴露于等離子而受損，因此可能導(dǎo)致元件不良。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，其目的在于提供一種不會產(chǎn)生元件不良的高品質(zhì)的碳化硅半導(dǎo)體器件。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的進行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過利用由鋁或鋁合金構(gòu)成的金屬層完全覆蓋在肖特基接觸上，能獲得高品質(zhì)的碳化硅半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明是基于上述見解而完成的，能提供如下發(fā)明。

為了解決上述問題，達成本發(fā)明的目的，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體器件具有如下特征。包括碳化硅半導(dǎo)體基板，該碳化硅半導(dǎo)體基板包括：第一區(qū)域，該第一區(qū)域具有設(shè)置有第一導(dǎo)電型區(qū)域的結(jié)構(gòu)或者周期性地設(shè)置有第一導(dǎo)電型區(qū)域和第二導(dǎo)電型區(qū)域的結(jié)構(gòu)；第二區(qū)域，該第二區(qū)域設(shè)置有包圍所述第一區(qū)域周圍的第二導(dǎo)電型區(qū)域；第三區(qū)域，該第三區(qū)域包圍所述第二區(qū)域的周圍，且設(shè)置有雜質(zhì)濃度與所述第二區(qū)域的第二導(dǎo)電型區(qū)域不同的第二導(dǎo)電型區(qū)域；以及形成在所述第二區(qū)域以及所述第三區(qū)域上的層間絕緣膜，并且在所述碳化硅半導(dǎo)體基板上具有：第一金屬層，該第一金屬層至少覆蓋所述第一區(qū)域；以及第二金屬層，該第二金屬層形成在所述第一金屬層上。并且，所述第二金屬層的一部分經(jīng)過干刻，且具有所述第二金屬層完全覆蓋所述第一金屬層的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體器件的特征在于，在上述發(fā)明中，所述第一金屬層是具有鈦膜、鈦合金膜、鎳膜、鎳合金膜、或者鎳鈦合金膜中的至少一種的膜，所述第二金屬層是鋁膜或者鋁合金膜。