[發明專利]碳化硅半導體裝置的制造方法

在審

• 申請號: 202011374904.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN113161232A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 小島貴仁;大瀬直之
• 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;H01L21/04;H01L21/329;H01L29/45;H01L29/872
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 楊敏;金玉蘭

本發明提供碳化硅半導體裝置的制造方法，該碳化硅半導體裝置是混合有肖特基結和pn結的JBS結構的碳化硅二極管，該碳化硅半導體裝置的制造方法能夠維持SBD結構的低的正向電壓，且提高浪涌電流耐量。通過低溫度和高溫度這2次的熱處理使金屬材料膜(52)和半導體基板(30)反應，在氧化膜(51)自對準地形成鎳硅化物膜(33)，該金屬材料膜(52)依次層疊有與在氧化膜(51)的開口部(51a、51b)分別露出的p型區(13)和FLR(21)的整個連接區域(20a)部分接觸的第一鎳膜(58)、鋁膜(53)和第二鎳膜(54)。

技術領域

本發明涉及碳化硅半導體裝置的制造方法。

背景技術

近年來，碳化硅(SiC)半導體作為能夠制作(制造)超過使用硅(Si)半導體的半導體裝置的極限的半導體裝置(以下，稱為碳化硅半導體裝置)的半導體材料備受關注。特別是，碳化硅半導體與硅半導體相比，利用絕緣擊穿電場強度大且熱導率高的特長，期待應用于高耐壓(例如1700V以上)半導體裝置。

在碳化硅半導體裝置為二極管(以下稱為碳化硅二極管)的情況下，由于構成n^-型漂移區的n^-型外延層的設計規格可以設定為薄的厚度和高的雜質濃度，所以耐壓達到3300V等級左右的碳化硅二極管一般采用肖特基勢壘二極管(SBD：Schottky BarrierDiode)結構。

對現有的SBD結構的碳化硅二極管的結構進行說明。圖22是表示從半導體基板的正面側觀察現有的碳化硅半導體裝置的狀態的俯視圖。圖22所示的現有的碳化硅半導體裝置140是SBD結構的垂直型的碳化硅二極管，其中，在有源區110中，在包含碳化硅的半導體基板130的整個正面，沿著半導體基板130的正面形成有肖特基結。

現有的碳化硅半導體裝置140的肖特基結由在半導體基板130的正面露出的n^-型漂移區112和設置于半導體基板130的正面上的金屬層所構成的正面電極(未圖示)形成。符號120、121分別是邊緣終端區和場限制環(FLR：Field Limiting Ring)。

通常，在SBD結構中，存在半導體基板130與正面電極的接合面處的電場強度高，在施加反向電壓時，由電子隧穿肖特基勢壘而引起的反向漏電電流增大，或由碳化硅固有的表面缺陷引起的反向漏電電流增大這樣的問題。因此，提出了采用在半導體基板130的正面側混合有肖特基結和pn結的結勢壘肖特基(Junction Barrier Schottky，JBS)結構的碳化硅二極管。

對現有的JBS結構的碳化硅二極管的結構進行說明。圖23是表示從半導體基板的正面側觀察現有的碳化硅半導體裝置的另一個例子的狀態的俯視圖。在圖23中，省略邊緣終端區的耐壓結構、配置于半導體基板130的正面上的正面電極114、場氧化膜115的圖示。圖24是表示圖23的切割線AA-AA’處的截面結構的截面圖。符號119為背面電極。

圖23和圖24所示的現有的碳化硅半導體裝置140’與圖22所示的現有的碳化硅半導體裝置140的不同之處在于，在有源區110中，在半導體基板130的正面側混合有由n^-型漂移區112與構成正面電極114的鈦膜131的肖特基結形成的SBD結構以及由p型區113與n^-型漂移區112的pn結形成的JBS結構。

p型區113在有源區110中選擇性地設置于半導體基板130的正面的表面區域。在相鄰的p型區113之間，在半導體基板130的正面露出有n^-型漂移區112。由p型區113和n^-型漂移區112在半導體基板130的正面形成有pn結。相鄰的p型區113間的n^-型漂移區112與設置于半導體基板130的正面上的正面電極114的最下層的鈦膜131形成肖特基結。