JP2002075909A - Ohmic electrode structure, its manufacturing method, and semiconductor device using ohmic electrode - Google Patents

Ohmic electrode structure, its manufacturing method, and semiconductor device using ohmic electrode

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JP2002075909A JP2000265873A JP2000265873A JP2002075909A JP 2002075909 A JP2002075909 A JP 2002075909A JP 2000265873 A JP2000265873 A JP 2000265873A JP 2000265873 A JP2000265873 A JP 2000265873A JP 2002075909 A JP2002075909 A JP 2002075909A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a p-type SiC region in a fine contact window to have a low contact resistance ρc. SOLUTION: An ohmic electrode structure has an SiC substrate 1, p-type SiC area 2 formed on the surface of the substrate 1, thermally reacted layer 8 formed on the surface of the area 2, thermally oxidized film 3 covering the interface between the substrate 1 and area 2, upper insulating film 4 arranged on the surface of the oxidized film 3, and electrode film 7 arranged on the reacted layer 8. The electrode film 7 is connected with a blank wiring conductor chip 9. The reacted layer 8 is upwardly protruded from the surface of the SiC area 2. The oxidized film 3 has an opening through which the reacted layer 8 is passed and is arranged in contact with the surface of the substrate 1 so as to cover the interface between the substrate 1 and area 2. The upper insulating film 4 has a composition or density which is different from that of the thermally oxidized layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素(Si
C)基板を使用した半導体装置に係り、更には、このS
iC半導体装置に利用されるp型SiC領域に対するオ
ーミック電極構造体及びその製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon carbide (Si)
C) The present invention relates to a semiconductor device using a substrate.
The present invention relates to an ohmic electrode structure for a p-type SiC region used in an iC semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】SiCは、pn接合の形成が可能で、珪
素(Si)や砒化ガリウム(GaAs)等の他の現在広
く実用化されている半導体材料に比べて禁制帯幅Egが
広く3C−SiCで2.23eV、6H−SiCで2.
93eV、4H−SiCで3.26eV程度の値が報告
されている。また、SiCは、熱的、化学的、機械的に
安定で、耐放射線性にも優れているので、発光素子や高
周波デバイスは勿論のこと、高温、大電力、放射線照射
等の過酷な条件で、高い信頼性と安定性を示す電力用半
導体装置(パワーデバイス)として様々な産業分野での
適用が期待されている。
2. Description of the Related Art SiC is capable of forming a pn junction and has a wider band gap Eg than that of other currently widely used semiconductor materials such as silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs). 2.23 eV in SiC, 2.2 in 6H-SiC.
A value of about 3.26 eV has been reported for 93 eV and 4H-SiC. In addition, SiC is thermally, chemically and mechanically stable and has excellent radiation resistance, so it can be used not only in light-emitting elements and high-frequency devices but also in severe conditions such as high temperature, large power, and radiation. It is expected to be applied in various industrial fields as a power semiconductor device (power device) exhibiting high reliability and stability.

【0003】特に、SiCを用いた高耐圧のMOSFE
Tは、Siを用いたパワーデバイスよりもオン抵抗が低
いことが報告されている。また、ショットキーダイオー
ドの順方向降下電圧が低くなることが報告されている。
良く知られているように、パワーデバイスのオン抵抗と
スイッチング速度とは、トレード・オフ関係にある。し
かし、SiCを用いたパワーデバイスによれば、低オン
抵抗化と高速スイッチング速度化が同時に達成できる可
能性がある。
In particular, a high breakdown voltage MOSFE using SiC
It is reported that T has lower on-resistance than a power device using Si. Further, it is reported that the forward drop voltage of the Schottky diode is reduced.
As is well known, there is a trade-off between the on-resistance and the switching speed of a power device. However, according to the power device using SiC, there is a possibility that low on-resistance and high switching speed can be simultaneously achieved.

【0004】このSiCを用いたパワーデバイスの低オ
ン抵抗化には、オーミック・コンタクトに対するコンタ
クト抵抗ρcの低減が重要な要素である。特に、低オン
抵抗化のためには、パワーデバイスの主電極領域を細分
化し、高密度にSiC基板上に配列する方法も採用され
る。このような、微細寸法化されたパワーデバイスの低
オン抵抗化には、微細な開口部(コンタクト・ウインド
ウ)の内部において、低いコンタクト抵抗ρcを得るこ
とが極めて重要となってくる。また、パワーデバイスの
高速スイッチング速度化のためにも、p型SiC領域に
対するオーミック・コンタクトのコンタクト抵抗ρcは
大きな問題である。
In order to reduce the on-resistance of a power device using SiC, it is important to reduce the contact resistance ρc with respect to the ohmic contact. In particular, in order to reduce the on-resistance, a method is also adopted in which the main electrode region of the power device is subdivided and arranged on the SiC substrate at high density. In order to reduce the on-resistance of such a finely sized power device, it is extremely important to obtain a low contact resistance ρc inside a fine opening (contact window). In addition, the contact resistance ρc of the ohmic contact with respect to the p-type SiC region is a serious problem for increasing the switching speed of the power device.

【0005】SiC青色発光素子がすでに実用化され量
産されているのとは対称的に、パワーデバイス、高周波
デバイスとしてのSiCの応用は甚だ遅れている。この
原因の一つは、これらデバイスの構造及び作製プロセス
に適合した実用的な低抵抗のオーミック・コンタクトを
形成する技術がいまだに確立されていないからである。
SiCチップのほぼ全面に形成されたオーミック・コン
タクト面に対して均一に電流が流れるSiC青色発光素
子に対して、電導チャネルに近接する微細なコンタクト
・ウインドウ中のオーミック・コンタクトを介して主電
流が流れる半導体電子デバイス(半導体装置)では、コ
ンタクト抵抗ρcの低減が極めて重要である。即ち、オ
ーミック・コンタクトが形成された局所的な領域に集中
して主電流が流れるパワーデバイスや高周波デバイスで
は、桁違いに低いコンタクト抵抗ρcが、デバイス特性
の高性能化に対して求められているからである。
[0005] In contrast to the fact that SiC blue light-emitting elements have already been put into practical use and mass-produced, the application of SiC as a power device or a high-frequency device has been greatly delayed. One of the reasons is that a technique for forming a practical low-resistance ohmic contact suitable for the structure and manufacturing process of these devices has not yet been established.
For a SiC blue light-emitting element in which current flows uniformly to an ohmic contact surface formed on almost the entire surface of a SiC chip, a main current flows through an ohmic contact in a fine contact window close to a conduction channel. In a flowing semiconductor electronic device (semiconductor device), it is extremely important to reduce the contact resistance ρc. That is, in a power device or a high-frequency device in which a main current flows intensively in a local region where an ohmic contact is formed, an extremely low contact resistance ρc is required for higher performance of device characteristics. Because.

【0006】具体例を挙げて説明すると、SiC青色発
光素子のp型SiCエピタキシャル層に低抵抗オーミッ
ク・コンタクトを形成する方法として利用されている従
来技術として特許第2911122号公報に記載された
方法がある(以下において「第1の従来技術」とい
う。)」。この第1の従来技術は、ウェット・エッチン
グにより表面処理したp型SiC表面上に、SiCより
も強く酸素と反応する金属、例えばTi薄膜電極を、真
空蒸着法を用いて50nm程度成膜し、続いて、この上
にAl−Ti系電極膜を成膜した後、斯かる積層基板
を、800〜1000℃、例えば950℃で5分程度熱
処理するもので、SiC表面の自然酸化膜に妨げられる
ことなく基板のどの地点でも均一なオーミック・コンタ
クトを形成することが出来る。
[0008] A specific example will be described. A method described in Japanese Patent No. 2911122 as a conventional technique used as a method for forming a low-resistance ohmic contact on a p-type SiC epitaxial layer of a SiC blue light emitting device is described. (Hereinafter referred to as "first conventional technology") ". In the first prior art, a metal that reacts with oxygen more strongly than SiC, for example, a Ti thin film electrode is formed to a thickness of about 50 nm on a p-type SiC surface that has been surface-treated by wet etching, using a vacuum deposition method. Subsequently, after forming an Al—Ti-based electrode film thereon, the laminated substrate is subjected to a heat treatment at 800 to 1000 ° C., for example, 950 ° C. for about 5 minutes, and is hindered by a natural oxide film on the SiC surface. A uniform ohmic contact can be formed at any point on the substrate without any problem.

【0007】しかしながら、第1の従来技術は、電極層
のオーミック性が完全なものではなかった。例えば、電
極層間の電流−電圧特性を厳密に測定すると、電流−電
圧特性を示す線は曲線となり、そのオーミック性は不完
全なものであることが、特開平7−161658号公報
の中で指摘されている。このような構成のオーミック・
コンタクトは電流密度が高くなると大きな寄生抵抗を生
むことになるので、パワーデバイスや高周波デバイスな
どの半導体電子デバイスへの使用には適さない。
However, in the first prior art, the ohmic properties of the electrode layers are not perfect. For example, when the current-voltage characteristics between the electrode layers are strictly measured, it is pointed out in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-161658 that the line indicating the current-voltage characteristics is a curve and the ohmic properties are incomplete. Have been. Ohmic
Since the contact causes a large parasitic resistance when the current density is high, the contact is not suitable for use in a semiconductor electronic device such as a power device or a high-frequency device.

【0008】半導体電子デバイス用として広範囲に検討
されている従来技術はp型SiC領域の表面にAlを含
む金属膜を高温で熱処理して、オーミック・コンタクト
とする方法(以下において「第2の従来技術」とい
う。)である。中でも、クロフトンら(アプライド・フ
ィジックス・レターズ: Applied Physics Letters, 第
62巻、第384頁(1998年))は、6H−SiC基
板の表面にエピタキシャル成長により、高不純物密度に
ドープしたp型SiC層の上に、Al−Ti合金膜を堆
積し、その後、熱処理を施す方法で、ρc=1.5×1
-5Ωcm2のオーミック・コンタクトが得られること
を報告している。クロフトンらは、Al−Ti合金膜の
パターニングにリフトオフ法を用いている。クロフトン
らの方法は、概略以下のような工程である。即ち、
(イ)先ず、フォトリソグラフィ法に形成した第1のフ
ォトレジストをマスクとして、フィールド絶縁膜として
の酸化膜を緩衝フッ酸(BHF)溶液でエッチングし、
開口部(コンタクト・ウインドウ)を形成する。フィー
ルド絶縁膜のエッチング後、第1のフォトレジストを除
去する。
The prior art which has been extensively studied for use in semiconductor electronic devices is a method in which a metal film containing Al is heat-treated at a high temperature on the surface of a p-type SiC region to form an ohmic contact (hereinafter referred to as "second conventional technology"). Technology ”). Among them, Crofton et al. (Applied Physics Letters, Vol. 62, p. 384 (1998)) reported that a p-type SiC layer doped with a high impurity density was epitaxially grown on the surface of a 6H-SiC substrate. A method of depositing an Al—Ti alloy film thereon, and then performing a heat treatment, ρc = 1.5 × 1
It reports that an ohmic contact of 0 -5 Ωcm 2 can be obtained. Use a lift-off method for patterning an Al—Ti alloy film. The method of Crofton et al. Is roughly as follows. That is,
(A) First, using a first photoresist formed by photolithography as a mask, an oxide film as a field insulating film is etched with a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution.
An opening (contact window) is formed. After the etching of the field insulating film, the first photoresist is removed.

【0009】(ロ)その後、第2のフォトレジストをコ
ンタクト・ウインドウを含む前面に塗布している。そし
て、フォトリソグラフィ法により、第2のフォトレジス
トをパターニングし、p型SiC層の表面を露出するよ
うに開口部を形成する。
(B) After that, a second photoresist is applied to the front surface including the contact window. Then, the second photoresist is patterned by photolithography, and an opening is formed so as to expose the surface of the p-type SiC layer.

【0010】(ハ)その後、p型SiC層の表面を洗浄
した後、全面に厚さ300nm〜500nmのAl−T
i合金膜をスパッタリング法で成膜する。続いて、第2
のフォトレジストをアセトンで溶解することによって、
不要なAl−Ti合金膜を第2のフォトレジストと共に
除去して、Al−Ti合金膜をパターニングする。
(C) Then, after cleaning the surface of the p-type SiC layer, the entire surface is made of Al-T having a thickness of 300 nm to 500 nm.
An i-alloy film is formed by a sputtering method. Then, the second
By dissolving the photoresist in acetone
Unnecessary Al-Ti alloy film is removed together with the second photoresist, and the Al-Ti alloy film is patterned.

【0011】(ニ)そして、熱処理温度1000℃にお
いて、アルゴン雰囲気で5分間熱処理する。
(D) Then, heat treatment is performed for 5 minutes in an argon atmosphere at a heat treatment temperature of 1000 ° C.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第1の従来技術のオーミック・コンタクトの構造ならび
に作製プロセスは、平坦なSiC基板の表面にp型Si
Cオーミック・コンタクトを形成するという極めて単純
化された構成をしている。このため、フィールド絶縁膜
やゲート電極などその他の構造物が周辺に置かれる現実
のデバイスの製作に適用するには具体性に欠けるという
問題がある。そもそも第1の従来技術では電極パターニ
ングの具体的方法がなんら開示されていないから、適用
は困難である。
However, the structure and fabrication process of the above-mentioned first prior art ohmic contact require a p-type Si surface on a flat SiC substrate surface.
It has a very simplified configuration of forming a C ohmic contact. For this reason, there is a problem that it is lacking in specificity when applied to manufacture of an actual device in which other structures such as a field insulating film and a gate electrode are placed around. In the first place, the first prior art does not disclose any specific method of electrode patterning, so that application is difficult.

【0013】また、第2の従来技術に開示されたオーミ
ック・コンタクトを、トランジスタやダイオード等の実
際の半導体電子デバイスに適用する場合は、クロフトン
の得たρcでも十分とは言い難く、より一層の低抵抗化
が希求されている。そもそも、クロフトンが提示したリ
フトオフ法は、現像した時にフィールド絶縁膜の開口部
にフォトレジストが残りやすく、これが低抵抗化の妨げ
になる。また、フォトレジストの残滓等は、コンタクト
抵抗ρcのばらつきの原因となる。
When the ohmic contact disclosed in the second prior art is applied to an actual semiconductor electronic device such as a transistor or a diode, ρc obtained by Crofton cannot be said to be sufficient. Low resistance is desired. In the first place, the lift-off method proposed by Crofton tends to leave a photoresist in an opening of a field insulating film when developed, which hinders a reduction in resistance. In addition, the residue of the photoresist causes a variation in the contact resistance ρc.

【0014】本発明は第1及び第2の従来技術のp型S
iCへのオーミック・コンタクトの問題を同時に解決す
るためになされたものであり、半導体電子デバイスに要
求される10-6Ωcm2台或いはこれ以下のコンタクト
抵抗ρcを有するオーミック電極構造体を提供すること
である。
The present invention relates to the first and second prior art p-type S
An object of the present invention is to provide an ohmic electrode structure having a contact resistance ρc of 10 −6 Ωcm 2 or less required for a semiconductor electronic device, which is intended to simultaneously solve the problem of ohmic contact to iC. It is.

【0015】本発明の他の目的は、現実のデバイス構造
に採用可能な微細な開口部(コンタクト・ウインドウ)
の内部において、低いコンタクト抵抗ρcを得ることが
出来る単純化な構造のオーミック電極構造体を提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a fine opening (contact window) that can be used in a real device structure.
Is to provide an ohmic electrode structure having a simple structure capable of obtaining a low contact resistance ρc inside the ohmic electrode structure.

【0016】本発明の更に他の目的は、高耐圧が要求さ
れる各種パワーデバイスに採用可能なフィールド絶縁膜
の構造を維持しつつ、低いコンタクト抵抗ρcを得るこ
とが出来るオーミック電極構造体を提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide an ohmic electrode structure capable of obtaining a low contact resistance ρc while maintaining the structure of a field insulating film applicable to various power devices requiring a high withstand voltage. It is to be.

【0017】本発明の更に他の目的は、半導体電子デバ
イスに要求される10-6Ωcm2台或いはこれ以下のコ
ンタクト抵抗ρcを有するオーミック電極構造体の製造
方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ohmic electrode structure having a contact resistance ρc of 10 −6 Ωcm 2 or less required for a semiconductor electronic device.

【0018】本発明の更に他の目的は、現実のデバイス
構造に採用可能な微細な開口部の内部において、低いコ
ンタクト抵抗ρcを簡単に得ることが出来るオーミック
電極構造体の製造方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ohmic electrode structure capable of easily obtaining a low contact resistance ρc inside a fine opening that can be used in an actual device structure. It is.

【0019】本発明の更に他の目的は、高耐圧が要求さ
れる各種パワーデバイスに採用可能なフィールド絶縁膜
を形成すると共に、低いコンタクト抵抗ρcが得られる
オーミック電極構造体の製造方法を提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ohmic electrode structure capable of forming a field insulating film applicable to various power devices requiring a high withstand voltage and obtaining a low contact resistance ρc. That is.

【0020】本発明の更に他の目的は、微細な開口部の
内部において、低いコンタクト抵抗ρcを有し、高速・
高周波動作可能な半導体装置を提供することである。
Still another object of the present invention is to have a low contact resistance ρc inside a fine opening,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of high-frequency operation.

【0021】本発明の更に他の目的は、オン電圧が低
く、高速動作可能で、しかも動作電圧を高くすることが
可能な半導体装置を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device which has a low on-voltage, can operate at high speed, and can increase the operating voltage.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】発明者らが鋭意、検討・
考察した結果によれば、Al−Ti系電極膜とp型Si
C領域との間のオーミック・コンタクトにおいて、コン
タクト抵抗ρcを増大させる原因は 1 )加熱反応層とp型SiCその接触によって必然的
に出来るショットキー障壁の存在; 2)面内で不均一、不均質な加熱反応層の形成; 3)加熱反応層形成に際してAl−Ti系電極膜表面に
形成される金属酸化物である。
Means for Solving the Problems The present inventors have eagerly studied,
According to the results considered, the Al-Ti based electrode film and the p-type Si
The causes of the increase in the contact resistance ρc in the ohmic contact with the C region are 1) existence of a Schottky barrier inevitably generated by the contact between the heating reaction layer and p-type SiC; 2) non-uniformity and non-uniformity in the plane. Formation of uniform heating reaction layer; 3) A metal oxide formed on the surface of the Al—Ti-based electrode film when forming the heating reaction layer.

【0023】上述した第1の従来技術が実用性に乏しか
ったのは、実際のデバイス構造とかけ離れて、平坦なS
iC基板の表面にコンタクトを形成する構成になってい
たためである。しかし実際の半導体電子デバイスでは、
微細な開口部の内部においてショットキー障壁を低減化
し、均一且つ均質な加熱反応層を生成する必要がある。
以下に述べる本発明は、実際のデバイス構造の多くに適
用されているフィールド絶縁膜の開口部に設けたp型S
iCオーミック電極構造体において、上記コンタクト抵
抗ρcを高くしている3原因を解消するための手段を提
供するものである。
The first prior art described above was not practically useful because it is far from the actual device structure and has a flat S
This is because the contact was formed on the surface of the iC substrate. However, in actual semiconductor electronic devices,
It is necessary to reduce the Schottky barrier inside the fine opening and to generate a uniform and uniform heat reaction layer.
The present invention described below is directed to a p-type S provided in an opening of a field insulating film applied to many actual device structures.
In the iC ohmic electrode structure, the present invention provides a means for eliminating the three causes of increasing the contact resistance ρc.

【0024】上記課題を解決するために、請求項1記載
に係る発明は、(イ)SiC基板と、(ロ)このSiC
基板の表面に選択的に形成されたp型SiC領域と、
(ハ)このp型SiC領域の表面の一部から内部に進入
し、且つこのp型SiC領域の表面から上方に突出して
形成された加熱反応層と、(ニ)この加熱反応層が貫通
する第1の開口部を有し、SiC基板とp型SiC領域
の表面に接して配置された熱酸化膜と、(ホ)この熱酸
化膜とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜であって、第
1の開口部に連続した第2の開口部を有し、且つ熱酸化
膜の表面に配置された上部絶縁膜と、(ヘ)この上部絶
縁膜の第2の開口部において、加熱反応層の上部に配置
されたAl及びTiの少なくとも一方を含む金属からな
る電極膜とからなるオーミック電極構造体であることを
要旨とする。後述するオーミック電極構造体の製造方法
とも関連する事項であるが、このような、オーミック電
極構造体の構造を採用することにより、清浄な金属/半
導体接合界面が得られる。このため、金属/半導体接合
におけるショットキー障壁が低く、且つ、界面のモホロ
ジーが良好となる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 comprises (a) a SiC substrate;
A p-type SiC region selectively formed on the surface of the substrate;
(C) a heating reaction layer which enters from a part of the surface of the p-type SiC region and projects upward from the surface of the p-type SiC region; and (d) the heating reaction layer penetrates. A thermal oxide film having a first opening and disposed in contact with the surfaces of the SiC substrate and the p-type SiC region; and (e) an insulating film having a different composition or density from the thermal oxide film. An upper insulating film having a second opening continuous with the first opening and disposed on the surface of the thermal oxide film; and (f) forming a heating reaction layer in the second opening of the upper insulating film. The gist is to provide an ohmic electrode structure including an electrode film made of a metal containing at least one of Al and Ti disposed on the top. Although this is related to a method of manufacturing an ohmic electrode structure described later, a clean metal / semiconductor junction interface can be obtained by employing such a structure of the ohmic electrode structure. Therefore, the Schottky barrier at the metal / semiconductor junction is low, and the morphology of the interface is good.

【0025】なお、請求項1に規定する「SiC基板の
表面に選択的に形成されたp型SiC領域」は、SiC
基板の表面に、直接p型SiC領域が形成される場合の
みに限定されないことは勿論である。例えば、SiC基
板1の表面の一部に、p型SiC領域よりも平面上の面
積の大きい他の半導体領域をウェル形状に配置し、その
ウェル形状の半導体領域の内部の位置において、p型S
iC領域が形成されていても良い。或いは、SiC基板
の表面の全面に他の半導体領域をエピタキシャル成長
し、そのエピタキシャル成長した他の半導体領域の表面
の一部において、p型SiC領域を形成するような場合
も許容される。このように、請求項1記載に係る発明に
おいては、p型SiC領域が他の半導体領域を介して、
間接的に形成される場合を許容することに留意すべきで
ある。
The “p-type SiC region selectively formed on the surface of the SiC substrate” defined in claim 1 is a SiC substrate.
It is needless to say that the present invention is not limited to the case where the p-type SiC region is directly formed on the surface of the substrate. For example, another semiconductor region having a larger area on a plane than the p-type SiC region is arranged in a well shape on a part of the surface of the SiC substrate 1, and p-type S
An iC region may be formed. Alternatively, a case where another semiconductor region is epitaxially grown on the entire surface of the SiC substrate and a p-type SiC region is formed on a part of the surface of the other semiconductor region that has been epitaxially grown is also acceptable. As described above, in the invention according to the first aspect, the p-type SiC region is formed via the other semiconductor region.
It should be noted that the case where it is formed indirectly is allowed.

【0026】請求項2記載に係る発明は、請求項1記載
に係るオーミック電極構造体において、電極膜は、
(i)下部のTi−Si合金膜と上部のTi膜とからな
る積層膜、(ii)下部のAl−Si合金膜と上部のAl
膜とからなる積層膜、及び(iii)下部のAl−Ti−
Si合金膜と上部のAl−Ti合金膜とからなる積層膜
からなるグループの内の少なくとも一つの積層膜を含む
金属膜であることを要旨とする。後述するように、本発
明は、(i)Al層の上にTi層を堆積したAl/Ti
積層膜、(ii)Ti層の上にAl層を堆積したTi/A
l積層膜、(iii)Al−Ti合金膜をp型SiC領域
との反応させ、加熱反応層を形成することにより、ショ
ットキー障壁を極めて低く、且つ障壁の厚さを薄く出来
る。また、加熱反応層が均一に生成される。請求項2記
載に規定する電極膜の構造は、この加熱反応層の生成後
の、未反応の金属層及び加熱反応層を拡散してきた金属
Siとの化合部からなる積層構造である。即ち、 (i)Al層の上にTi層を堆積したAl/Ti積層膜
においては、主に熱処理前の下層のAl層が熱処理によ
り加熱反応層となる。このとき、熱処理前の上層のTi
層の下部には、加熱反応層を拡散してきた金属Siとの
反応により、Ti−Si合金膜が生成される。この生成
されたTi−Si合金膜と上部の未反応のTi膜とから
なる積層膜で請求項2記載に係る構造の電極膜を構成す
ることになる。
According to a second aspect of the present invention, in the ohmic electrode structure according to the first aspect, the electrode film comprises:
(I) a laminated film composed of a lower Ti-Si alloy film and an upper Ti film; (ii) a lower Al-Si alloy film and an upper Al film
(Iii) a lower layer of Al-Ti-
The gist of the present invention is that the metal film includes at least one stacked film in a group consisting of a stacked film including a Si alloy film and an upper Al-Ti alloy film. As described later, the present invention relates to (i) Al / Ti in which a Ti layer is deposited on an Al layer.
Laminated film, (ii) Ti / A in which Al layer is deposited on Ti layer
By reacting the 1-layer film and (iii) the Al-Ti alloy film with the p-type SiC region to form a heat reaction layer, the Schottky barrier can be extremely reduced and the thickness of the barrier can be reduced. Further, the heat reaction layer is uniformly generated. The structure of the electrode film as defined in claim 2 is a laminated structure composed of an unreacted metal layer and a compound portion with metal Si diffused in the heat reaction layer after the heat reaction layer is formed. That is, (i) in an Al / Ti laminated film in which a Ti layer is deposited on an Al layer, the lower Al layer before the heat treatment mainly becomes a heat reaction layer by the heat treatment. At this time, the upper Ti
At the lower part of the layer, a Ti—Si alloy film is generated by a reaction with metallic Si diffused in the heat reaction layer. An electrode film having a structure according to claim 2 is constituted by a laminated film including the generated Ti—Si alloy film and an unreacted Ti film on the upper portion.

【0027】(ii)Ti層の上にAl層を堆積したTi
/Al積層膜においては、主に熱処理前のTi層が熱処
理により加熱反応層となり、熱処理前の上層のAl層
が、請求項2記載に係る構造の電極膜になる。この場
合、電極膜は下部に、加熱反応層を拡散してきた金属S
iとの反応によりAl−Si合金膜が生成され、上部に
未反応のAl膜が残留する。
(Ii) Ti having an Al layer deposited on the Ti layer
In the / Al laminated film, mainly the Ti layer before the heat treatment becomes a heat reaction layer by the heat treatment, and the upper Al layer before the heat treatment becomes the electrode film having the structure according to claim 2. In this case, the electrode film is formed below the metal S that has diffused the heat reaction layer.
An Al-Si alloy film is generated by the reaction with i, and an unreacted Al film remains on the upper portion.

【0028】(iii)Al−Ti合金膜においては、主
に熱処理前の下部のAl−Ti合金膜が熱処理により加
熱反応層となり、熱処理前の最上部には未反応のAl−
Ti合金膜が残るが、加熱反応層との境界部には、加熱
反応層を拡散してきた金属Siとの反応によりAl−T
i−Si合金膜が生成される。このAl−Ti−Si合
金膜/未反応のAl−Ti合金膜とからなる積層構造
が、請求項2記載に係る構造の電極膜を構成することに
なる。
(Iii) In the Al—Ti alloy film, the lower Al—Ti alloy film mainly before the heat treatment becomes a heat reaction layer by the heat treatment, and the unreacted Al—Ti alloy
The Ti alloy film remains, but at the boundary with the heating reaction layer, Al-T is reacted by the metal Si diffused in the heating reaction layer.
An i-Si alloy film is generated. The laminated structure of the Al-Ti-Si alloy film / the unreacted Al-Ti alloy film constitutes the electrode film having the structure according to the second aspect.

【0029】請求項3記載に係る発明は、請求項1又は
2記載に係るオーミック電極構造体において加熱反応層
は、金属の炭化物と金属シリコンとを含む固溶体である
ことを要旨とする。上述したAl/Ti積層膜、Ti/
Al積層膜、Al−Ti合金膜等のAl−Ti系の金属
とSiCとは、種々の珪素化物(シリサイド)や炭化物
(カーバイド)を含む合金を生成することが可能であ
る。しかし、本発明者らの多くの実験結果によれば、こ
れらの内、金属の炭化物と金属シリコンとを含む固溶体
からなる加熱反応層が、金属/半導体接合におけるショ
ットキー障壁が極めて低くなり、且つ、界面のモホロジ
ーが良好で、加熱反応層が均一に生成されることが見い
だされたのである。
According to a third aspect of the invention, in the ohmic electrode structure according to the first or second aspect, the heat reaction layer is a solid solution containing metal carbide and metal silicon. The above-described Al / Ti laminated film, Ti /
An Al-Ti-based metal such as an Al laminated film or an Al-Ti alloy film and SiC can generate alloys containing various silicides (silicides) and carbides (carbides). However, according to many experimental results of the present inventors, among these, the heat reaction layer made of a solid solution containing metal carbide and metal silicon has a very low Schottky barrier at the metal / semiconductor junction, and It was found that the morphology of the interface was good and the heat reaction layer was uniformly formed.

【0030】請求項4記載に係る発明は、請求項1〜3
のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体におい
て、上部絶縁膜の絶縁破壊電界強度は、熱酸化膜の絶縁
破壊電界強よりも低いことを要旨とする。
The invention according to claim 4 is the first to third inventions.
In the ohmic electrode structure according to any one of the above, the gist is that the breakdown electric field strength of the upper insulating film is lower than that of the thermal oxide film.

【0031】請求項5記載に係る発明は、請求項1〜4
のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体におい
て、上部絶縁膜のBHF溶液によるエッチング速度が、
熱酸化膜のBHF溶液によるエッチング速度よりも速い
ことを要旨とする。「BHF溶液」とは、周知のよう
に、フッ化アンモニウム(NHF):フッ酸(HF)
=7:1の溶液からなるシリコン酸化膜(SiO2膜)の
エッチング液(エッチャント)である。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1-4.
In the ohmic electrode structure according to any one of the above, an etching rate of the upper insulating film by the BHF solution may be:
The point is that the thermal oxide film is faster than the etching rate by the BHF solution. As is well known, “BHF solution” refers to ammonium fluoride (NH 4 F): hydrofluoric acid (HF)
= Etching solution (etchant) for a silicon oxide film (SiO 2 film) consisting of a solution of 7: 1.

【0032】請求項6記載に係る発明は、請求項1〜5
のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体におい
て、p型SiC領域の表面キャリア密度は、1×1018
/cm3〜5×1021/cm3であることを要旨とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5
In the ohmic electrode structure according to any one of the above, the surface carrier density of the p-type SiC region is 1 × 10 18
/ Cm 3 to 5 × 10 21 / cm 3 .

【0033】請求項7記載に係る発明は、請求項1〜6
のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体におい
て、熱酸化膜の厚さは2〜50nmであることを要旨と
する。
The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6
In the ohmic electrode structure according to any one of the above, the thickness of the thermal oxide film is 2 to 50 nm.

【0034】請求項8記載に係る発明は、請求項1〜7
のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体におい
て、熱酸化膜の厚さと上部絶縁膜の厚さとを合計した値
は、100nm〜3μmであることを要旨とする。
The invention according to claim 8 is the first to seventh aspects.
The sum of the thickness of the thermal oxide film and the thickness of the upper insulating film is 100 nm to 3 μm in the ohmic electrode structure according to any one of the above.

【0035】請求項9記載に係る発明は、請求項1〜8
のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体におい
て、電極膜の最上部の位置が、第2の開口部の内部に存
在することを要旨とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to claims 1 to 8
The gist is that in the ohmic electrode structure according to any one of the above, the uppermost position of the electrode film is present inside the second opening.

【0036】請求項10記載に係る発明は、(イ)Si
C基板の表面の少なくとも一部に高不純物密度を有する
p型SiC領域を形成する工程と、(ロ)SiC基板の
表面を洗浄する工程と、(ハ)SiC基板の表面をフィ
ールド絶縁膜で被覆する工程と、(ニ)p型SiC領域
の少なくとも一部を露出するように、フィールド絶縁膜
に開口部を形成する工程と、(ホ)開口部の内部にAl
−Ti系電極膜を配設する工程と、(ヘ)酸素及び水の
分圧が共に1×10-3Pa〜1×10-10Paの非酸
化性雰囲気中において、SiC基板を熱処理しAl−T
i系電極膜とSiC基板との加熱反応層を生成する工程
とを有するオーミック電極構造体の製造方法であること
を要旨とする。
The invention according to claim 10 is characterized in that (a) Si
Forming a p-type SiC region having a high impurity density on at least a part of the surface of the C substrate; (b) cleaning the surface of the SiC substrate; and (c) covering the surface of the SiC substrate with a field insulating film. (D) forming an opening in the field insulating film so as to expose at least a part of the p-type SiC region; and (e) forming Al in the opening.
A step of disposing a Ti-based electrode film, and (f) heat-treating the SiC substrate in a non-oxidizing atmosphere in which the partial pressures of oxygen and water are both 1 × 10 −3 Pa to 1 × 10 −10 Pa. -T
The gist of the present invention is to provide a method for manufacturing an ohmic electrode structure including a step of forming a heating reaction layer between an i-based electrode film and a SiC substrate.

【0037】なお、請求項1と同様に、請求項10に規
定する「SiC基板の表面の少なくとも一部に高不純物
密度を有するp型SiC領域を形成する工程」は、Si
C基板の表面に、直接p型SiC領域を形成する場合の
みに限定されないことは勿論である。例えば、SiC基
板1の表面の一部に、p型SiC領域よりも平面上の面
積の大きい他の半導体領域をウェル形状に配置し、その
ウェル形状の半導体領域の内部の位置において、p型S
iC領域を形成しても良い。或いは、SiC基板の表面
の全面に他の半導体領域をエピタキシャル成長し、その
エピタキシャル成長した他の半導体領域の表面の一部に
おいて、p型SiC領域を形成するような場合も許容さ
れる。このように、請求項10記載に係る発明において
は、p型SiC領域を、他の半導体領域を介して、間接
的に形成する場合をも許容することに留意すべきであ
る。
As in the case of the first aspect, the "step of forming a p-type SiC region having a high impurity density on at least a part of the surface of the SiC substrate" defined in the tenth aspect includes the step of
It is a matter of course that the present invention is not limited to the case where the p-type SiC region is directly formed on the surface of the C substrate. For example, another semiconductor region having a larger area on a plane than the p-type SiC region is arranged in a well shape on a part of the surface of the SiC substrate 1, and p-type S
An iC region may be formed. Alternatively, a case where another semiconductor region is epitaxially grown on the entire surface of the SiC substrate and a p-type SiC region is formed on a part of the surface of the other semiconductor region that has been epitaxially grown is also acceptable. Thus, it should be noted that, in the invention according to claim 10, a case where the p-type SiC region is formed indirectly via another semiconductor region is allowed.

【0038】請求項11記載に係る発明は、請求項10
記載に係るオーミック電極構造体の製造方法においてフ
ィールド絶縁膜で被覆する工程は、熱酸化により、Si
C基板の表面に熱酸化膜を成長する工程と、この熱酸化
膜の上部に、熱酸化以外の方法で、絶縁膜を堆積する工
程とからなることを要旨とする。
The invention according to claim 11 is the invention according to claim 10
In the method for manufacturing an ohmic electrode structure according to the above description, the step of covering with a field insulating film is performed by thermal oxidation.
The gist of the present invention is to include a step of growing a thermal oxide film on the surface of the C substrate and a step of depositing an insulating film on the thermal oxide film by a method other than thermal oxidation.

【0039】請求項12記載に係る発明は、請求項10
記載に係るオーミック電極構造体の製造方法において、
フィールド絶縁膜で被覆する工程は、熱酸化以外の方法
で、SiC基板の表面に酸素透過性絶縁膜を堆積する工
程と、この酸素透過性絶縁膜の堆積後に、熱酸化によ
り、SiC基板の表面と酸素透過性絶縁膜との界面に、
熱酸化膜を成長する工程とからなることを要旨とする。
即ち、酸素透過性絶縁膜を介して、雰囲気の酸素が、S
iC基板の表面に到達し、SiC基板の表面と酸素透過
性絶縁膜との界面にSiO2膜を形成し、フィールド絶
縁膜を実現することが出来る。
The twelfth aspect of the present invention is the tenth aspect of the present invention.
In the method for manufacturing an ohmic electrode structure according to the description,
The step of coating with a field insulating film includes a step of depositing an oxygen-permeable insulating film on the surface of the SiC substrate by a method other than thermal oxidation, and a step of thermally oxidizing the surface of the SiC substrate after the deposition of the oxygen-permeable insulating film. At the interface between
And a step of growing a thermal oxide film.
That is, the oxygen in the atmosphere is changed to S through the oxygen-permeable insulating film.
By reaching the surface of the iC substrate and forming an SiO 2 film at the interface between the surface of the SiC substrate and the oxygen-permeable insulating film, a field insulating film can be realized.

【0040】請求項13記載に係る発明は、(イ)Si
C基板の表面の少なくとも一部に高不純物密度を有する
p型SiC領域を形成する工程と、(ロ)SiC基板の
表面を洗浄する工程と、(ハ)熱酸化以外の方法で、S
iC基板の表面に酸素透過性絶縁膜を堆積する工程と、
(ニ)p型SiC領域の一部を選択的に露出するよう
に、酸素透過性絶縁膜に開口部を形成する工程と、
(ホ)この開口部を形成する工程後に、熱酸化により、
この開口部に露出したSiC基板の表面、及びSiC基
板の表面と酸素透過性絶縁膜との界面に、熱酸化膜を成
長する工程と、(ヘ)開口部に成長した熱酸化膜を除去
する工程と、(ト)熱酸化膜が除去された開口部の内部
に、Al−Ti系電極膜を配設する工程と、(チ)非酸
化性雰囲気中において、SiC基板を熱処理しAl−T
i系電極膜とSiC基板との加熱反応層を生成する工程
とを有するオーミック電極構造体の製造方法であること
を要旨とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided (a) Si
A step of forming a p-type SiC region having a high impurity density on at least a part of the surface of the C substrate; (b) a step of cleaning the surface of the SiC substrate; and (c) a method other than thermal oxidation.
depositing an oxygen-permeable insulating film on the surface of the iC substrate;
(D) forming an opening in the oxygen-permeable insulating film so as to selectively expose a part of the p-type SiC region;
(E) After the step of forming this opening, by thermal oxidation,
A step of growing a thermal oxide film on the surface of the SiC substrate exposed at the opening and at the interface between the surface of the SiC substrate and the oxygen-permeable insulating film; and (f) removing the thermal oxide film grown on the opening. (G) arranging an Al—Ti-based electrode film inside the opening from which the thermal oxide film has been removed; and (h) heat-treating the Al—T by heating the SiC substrate in a non-oxidizing atmosphere.
The gist of the present invention is to provide a method for manufacturing an ohmic electrode structure including a step of forming a heating reaction layer between an i-based electrode film and a SiC substrate.

【0041】請求項14記載に係る発明は、請求項13
記載に係るオーミック電極構造体の製造方法において、
加熱反応層を生成する工程は、酸素及び水の分圧が共に
1×10-3Pa〜1×10-10Paである雰囲気中で
実施されることを要旨とする。
The invention according to claim 14 is the invention according to claim 13
In the method for manufacturing an ohmic electrode structure according to the description,
The gist is that the step of forming the heating reaction layer is performed in an atmosphere in which the partial pressures of oxygen and water are both 1 × 10 −3 Pa to 1 × 10 −10 Pa.

【0042】請求項15記載に係る発明は、請求項10
〜14のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体
の製造方法において、Al−Ti系電極膜を配設する工
程は、(i)Al層の上にTi層を堆積する工程、(i
i)Ti層の上にAl層を堆積する工程、(iii)Al−
Ti合金膜を堆積する工程からなるグループの内の少な
くとも一つの工程を含むことを要旨とする。
The invention according to claim 15 is the invention according to claim 10.
15. In the method for manufacturing an ohmic electrode structure according to any one of Items 14 to 14, the step of disposing the Al—Ti-based electrode film includes: (i) a step of depositing a Ti layer on the Al layer;
i) a step of depositing an Al layer on the Ti layer;
The gist of the present invention is to include at least one step in a group consisting of steps of depositing a Ti alloy film.

【0043】請求項16記載に係る発明は、請求項10
〜12のいずれか1項記載に係るオーミック電極構造体
の製造方法において、開口部を形成する工程は(a)フ
ォトリソグラフィ法により、フィールド絶縁膜の上部に
エッチングマスクを形成する工程と、(b)このエッチ
ングマスクを用いて、p型SiC領域の少なくとも一部
の上部にフィールド絶縁膜が残留するように、フィール
ド絶縁膜の一部をドライ・エッチングで除去する工程
と、(c)残留したフィールド絶縁膜をウェット・エッ
チングで除去し、p型SiC領域の少なくとも一部を露
出する工程と、(d)超純水によるリンスで、露出した
p型SiC領域を清浄化する工程とからなることを要旨
とする。
The invention according to claim 16 is the invention according to claim 10.
13. In the method for manufacturing an ohmic electrode structure according to any one of Items 1 to 12, the step of forming an opening includes: (a) a step of forming an etching mask on the field insulating film by photolithography; Using the etching mask, removing a part of the field insulating film by dry etching so that the field insulating film remains on at least a part of the p-type SiC region; Removing the insulating film by wet etching to expose at least a part of the p-type SiC region; and (d) cleaning the exposed p-type SiC region by rinsing with ultrapure water. Make a summary.

【0044】請求項17記載に係る発明は、請求項16
記載に係るオーミック電極構造体の製造方法において、
Al−Ti系電極膜を配設する工程は、エッチングマス
クが、フィールド絶縁膜の上部に残留した状態で、Al
−Ti系電極膜をエッチングマスクの上部及び開口部を
含む全面に堆積する工程と、この全面に堆積する工程の
後、エッチングマスクを除去することにより、Al−T
i系電極膜を開口部の内部にのみ選択的に残留させる工
程とからなることを要旨とする。
The invention according to claim 17 is based on claim 16.
In the method for manufacturing an ohmic electrode structure according to the description,
The step of arranging the Al—Ti-based electrode film is performed in such a manner that the etching mask is
After the step of depositing the Ti-based electrode film on the entire surface including the upper portion and the opening of the etching mask, and the step of depositing the entirety of the etching mask, the etching mask is removed.
the step of selectively leaving the i-based electrode film only inside the opening.

【0045】請求項18記載に係る発明は、請求項13
又は14記載に係るオーミック電極構造体の製造方法に
おいて開口部を形成する工程は、(a)フォトリソグラ
フィ法により、酸素透過性絶縁膜の上部にエッチングマ
スクを形成する工程と、(b)このエッチングマスクを
用いて、p型SiC領域の少なくとも一部の上部に酸素
透過性絶縁膜が残留するように、酸素透過性絶縁膜の一
部を除去する工程と、(c)残留した酸素透過性絶縁膜
をウェット・エッチングで除去し、p型SiC領域の少
なくとも一部を露出する工程と、(d)超純水によるリ
ンスで、露出したp型SiC領域を清浄化する工程とか
らなることを要旨とする。
The invention according to claim 18 is the invention according to claim 13
Or the step of forming an opening in the method of manufacturing an ohmic electrode structure according to the item 14, wherein (a) a step of forming an etching mask on the oxygen-permeable insulating film by photolithography, and (b) this etching Removing a portion of the oxygen-permeable insulating film using a mask so that the oxygen-permeable insulating film remains on at least a portion of the p-type SiC region; and (c) removing the remaining oxygen-permeable insulating film. The method comprises the steps of: removing a film by wet etching to expose at least a part of the p-type SiC region; and (d) cleaning the exposed p-type SiC region by rinsing with ultrapure water. And

【0046】請求項19記載に係る発明は、(イ)Si
C基板と、(ロ)このSiC基板の表面に選択的に形成
された主電極領域として機能するp型SiC領域と、
(ハ)このp型SiC領域の表面の一部から内部に進入
し、且つこのp型SiC領域の表面から上方に突出して
形成された加熱反応層と、(ニ)この加熱反応層が貫通
する第1の開口部を有し、SiC基板とp型SiC領域
の表面に接して配置された熱酸化膜と、(ホ)この熱酸
化膜とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜であって、第
1の開口部に連続した第2の開口部を有し、且つ熱酸化
膜の表面に配置された上部絶縁膜と、(ヘ)この上部絶
縁膜の第2の開口部において、加熱反応層の上部に配置
されたAl及びTiの少なくとも一方を含む金属からな
る電極膜と、(ト)この電極膜に接続される主電極配線
とからなる半導体装置であることを要旨とする。
The invention according to claim 19 is characterized in that (a) Si
A C substrate, and (b) a p-type SiC region selectively functioning as a main electrode region on the surface of the SiC substrate.
(C) a heating reaction layer which enters from a part of the surface of the p-type SiC region and projects upward from the surface of the p-type SiC region; and (d) the heating reaction layer penetrates. A thermal oxide film having a first opening and disposed in contact with the surfaces of the SiC substrate and the p-type SiC region; and (e) an insulating film having a different composition or density from the thermal oxide film. An upper insulating film having a second opening continuous with the first opening and disposed on the surface of the thermal oxide film; and (f) forming a heating reaction layer in the second opening of the upper insulating film. The gist is to provide a semiconductor device including an electrode film made of a metal containing at least one of Al and Ti and a main electrode wiring connected to the electrode film.

【0047】ここで、「SiC基板の表面に選択的に形
成された主電極領域として機能するp型SiC領域」
は、SiC基板の表面に、直接p型SiC領域が形成さ
れる場合のみに限定されないことは勿論である。例え
ば、SiC基板1の表面の一部に、主電極領域(p型S
iC領域)よりも面積の大きい他の半導体領域をウェル
形状に配置し、そのウェル形状の半導体領域の内部の位
置において、主電極領域(p型SiC領域)が形成され
ていても良い。例えば、バイポーラトランジスタのベー
ス領域や、パワーMOSFET等のボディ領域中に形成
された主電極領域(p型SiC領域)でも構わない。或
いは、SiC基板の表面の全面に他の半導体領域をエピ
タキシャル成長し、そのエピタキシャル成長した他の半
導体領域の表面の一部において、主電極領域(p型Si
C領域)を形成するような場合も許容される。このよう
に、請求項19記載に係る発明においては、主電極領域
(p型SiC領域)が他の半導体領域を介して、間接的
に、SiC基板の表面に形成される場合を許容すること
に留意すべきである。
Here, "a p-type SiC region selectively functioning as a main electrode region on the surface of the SiC substrate"
Is of course not limited to the case where the p-type SiC region is directly formed on the surface of the SiC substrate. For example, the main electrode region (p-type S
Another semiconductor region having an area larger than the iC region may be arranged in a well shape, and a main electrode region (p-type SiC region) may be formed at a position inside the well-shaped semiconductor region. For example, a main electrode region (p-type SiC region) formed in a base region of a bipolar transistor or a body region of a power MOSFET or the like may be used. Alternatively, another semiconductor region is epitaxially grown over the entire surface of the SiC substrate, and the main electrode region (p-type Si
(C region) is also acceptable. Thus, the invention according to claim 19 allows the case where the main electrode region (p-type SiC region) is indirectly formed on the surface of the SiC substrate via another semiconductor region. It should be noted.

【0048】請求項20記載に係る発明は、請求項19
に係る半導体装置において、電極膜が、下部のチタン・
シリコン(Ti−Si)合金膜と上部のチタン(Ti)
膜とからなる積層膜、下部のアルミニウム・シリコン
(Al−Si)合金膜と上部のアルミニウム(Al)膜
とからなる積層膜、及び下部のアルミニウム・チタン・
シリコン(Al−Ti−Si)合金膜と上部のアルミニ
ウム・チタン(Al−Ti)合金膜とからなる積層膜か
らなるグループの内の少なくとも一つの積層膜を含む金
属膜であることを要旨とする。
The invention according to claim 20 is the invention according to claim 19.
In the semiconductor device according to the above, the electrode film is made of titanium
Silicon (Ti-Si) alloy film and upper titanium (Ti)
Film, a lower aluminum-silicon (Al-Si) alloy film and an upper aluminum (Al) film, and a lower aluminum-titanium-
The gist of the present invention is a metal film including at least one stacked film in a group consisting of a stacked film including a silicon (Al-Ti-Si) alloy film and an upper aluminum-titanium (Al-Ti) alloy film. .

【0049】請求項21記載に係る発明は、請求項19
又は20記載に係る半導体装置において、加熱反応層
が、金属の炭化物と金属シリコン(Si)とを含む固溶
体であることを要旨とする。
The invention according to claim 21 is the invention according to claim 19.
Alternatively, in the semiconductor device according to Item 20, the heat reaction layer is a solid solution containing metal carbide and metal silicon (Si).

【0050】[0050]

【発明の効果】請求項1記載に係る発明によれば、Si
C基板の表面を熱酸化して形成された熱酸化膜と熱酸化
膜とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜との積層構造
で、比較的厚いフィールド絶縁膜が形成出来る。このた
め、高耐圧が要求される各種パワーデバイスにおいて、
従来知られていたコンタクト抵抗ρcよりも1桁程度低
い10-6Ωcm2台、或いはこれ以下のコンタクト抵抗
ρcが実現され、表面配線がp型SiC領域に接続され
る種々の半導体電子デバイスの高周波化、高性能化が可
能となる。特に、実際のデバイス構造に採用可能な微細
な開口部(コンタクト・ウインドウ)の内部において、
低いコンタクト抵抗ρcを得ることが出来る。
According to the first aspect of the present invention, Si
The thermal oxide film formed by thermally oxidizing the surface of the C substrate and the thermal oxide film have a laminated structure of insulating films having different compositions or densities, so that a relatively thick field insulating film can be formed. Therefore, in various power devices that require high withstand voltage,
A contact resistance ρc of one order of magnitude lower than that of the conventionally known contact resistance ρc, or less than 10 −6 Ωcm 2 is realized, and the high frequency of various semiconductor electronic devices in which the surface wiring is connected to the p-type SiC region. And high performance can be achieved. In particular, inside a fine opening (contact window) that can be used in an actual device structure,
A low contact resistance ρc can be obtained.

【0051】請求項2記載に規定する材料を金属膜とし
て用いることにより、ショットキー障壁が低く、且つそ
の障壁の厚さが薄い金属/半導体接合出来る。また、加
熱反応層が均一に生成される。このため、請求項2記載
に係る発明によれば、p型SiC領域に対するコンタク
ト抵抗ρcが極めて低いオーミック電極構造体が得られ
る。
By using the material defined in claim 2 as a metal film, a metal / semiconductor junction having a low Schottky barrier and a thin barrier can be achieved. Further, the heat reaction layer is uniformly generated. Therefore, according to the second aspect of the present invention, an ohmic electrode structure having an extremely low contact resistance ρc with respect to the p-type SiC region can be obtained.

【0052】請求項3記載に係る発明によれば、金属の
炭化物と金属シリコンとを含む固溶体からなる加熱反応
層を選択しているので、金属/半導体接合におけるショ
ットキー障壁が極めて低く、且つ、界面のモホロジーが
良好で、加熱反応層が均一に形成出来る。このため、p
型SiC領域に対するコンタクト抵抗ρcが極めて低い
オーミック電極構造体が得られる。
According to the third aspect of the present invention, since the heat reaction layer made of a solid solution containing metal carbide and metal silicon is selected, the Schottky barrier at the metal / semiconductor junction is extremely low, and The morphology of the interface is good, and the heat reaction layer can be formed uniformly. Therefore, p
An ohmic electrode structure having extremely low contact resistance ρc with respect to the type SiC region can be obtained.

【0053】SiCの熱酸化膜は、Si熱酸化膜よりは
劣るが、Si熱酸化膜に近いシリコン酸化膜(SiO2
膜)である。従って、SiCの熱酸化膜の絶縁破壊電界
強度は、厚さ10nmで14MV/cm程度である。熱
酸化以外の方法で形成したSiO2膜の絶縁破壊電界強
度は、この値よりも小さい。即ち、請求項4記載に係る
発明によれば、SiCの熱酸化膜以外の種々の絶縁膜
を、SiCの熱酸化膜の上部に形成して、半導体装置の
仕様として要求される耐圧を確保しつつ、SiCの表面
モホロジーを良好に維持出来る。
The SiC thermal oxide film is inferior to the Si thermal oxide film, but is close to the Si thermal oxide film (SiO 2 film).
Film). Therefore, the breakdown electric field strength of the thermal oxide film of SiC is about 14 MV / cm at a thickness of 10 nm. The dielectric breakdown electric field strength of the SiO 2 film formed by a method other than thermal oxidation is smaller than this value. In other words, according to the invention of claim 4, various insulating films other than the thermal oxide film of SiC are formed on the thermal oxide film of SiC to ensure the withstand voltage required as the specification of the semiconductor device. In addition, the surface morphology of SiC can be favorably maintained.

【0054】上記のように、SiCの熱酸化膜は、Si
熱酸化膜に近いSiO2膜であるので、BHF溶液に対
するエッチング速度は100nm/分程度である。これ
に比し、CVDで堆積したSiO2膜に対するエッチン
グ速度は11.5倍から3倍位高い。即ち、請求項5記
載に係る発明によれば、SiCの熱酸化膜以外の種々の
SiO2膜を、SiCの熱酸化膜の上部に形成して、半
導体装置の仕様として要求される耐圧や表面の安定性を
確保しつつ、SiCの表面モホロジーを良好に維持出来
る。また、BHF溶液に対するエッチング速度の相違を
利用して、種々の半導体プロセスを採用出来る。
As described above, the thermal oxide film of SiC is made of SiC.
Since it is a SiO 2 film close to a thermal oxide film, the etching rate for a BHF solution is about 100 nm / min. On the other hand, the etching rate for the SiO 2 film deposited by CVD is about 11.5 to 3 times higher. That is, according to the invention of claim 5, various SiO 2 films other than the thermal oxide film of SiC are formed on the thermal oxide film of SiC, and the breakdown voltage and the surface required as the specifications of the semiconductor device are obtained. Surface morphology of SiC can be favorably maintained while maintaining the stability of the SiC. Further, various semiconductor processes can be adopted by utilizing the difference in the etching rate with respect to the BHF solution.

【0055】請求項6記載に係る発明によれば、p型S
iC領域の表面キャリア密度が、1×1018/cm3
5×1021/cm3の高不純物密度であるので、p型S
iC領域と加熱反応層との間に生じるショットキー障壁
の厚さが薄くなり、トンネル効果によって伝導正孔が容
易に流れるようになる。このため、低いコンタクト抵抗
ρcが得られる。
According to the invention of claim 6, p-type S
When the surface carrier density of the iC region is 1 × 10 18 / cm 3 to
Because of the high impurity density of 5 × 10 21 / cm 3 , p-type S
The thickness of the Schottky barrier generated between the iC region and the heat reaction layer is reduced, so that conduction holes can easily flow by the tunnel effect. Therefore, a low contact resistance ρc is obtained.

【0056】請求項7の発明によれば、熱酸化膜の厚さ
を2〜50nmの値に最適化しているので、p型SiC
領域の表面に生成されやすい炭化水素化合物及び自然酸
化膜を可能な限り除く効果を維持しつつ、過剰な熱酸化
による基板粗面化を防止することが出来る。このため、
p型SiC領域と加熱反応層の界面が平坦である。ま
た、加熱反応層が均一且つ均質であるので、ショットキ
ー障壁の高さが低減され、コンタクト抵抗ρcが低くな
る。
According to the seventh aspect of the present invention, since the thickness of the thermal oxide film is optimized to a value of 2 to 50 nm, the p-type SiC
The surface roughening of the substrate due to excessive thermal oxidation can be prevented while maintaining the effect of removing as much as possible the hydrocarbon compound and the natural oxide film which are easily generated on the surface of the region. For this reason,
The interface between the p-type SiC region and the heat reaction layer is flat. Further, since the heat reaction layer is uniform and uniform, the height of the Schottky barrier is reduced, and the contact resistance ρc is reduced.

【0057】請求項8記載に係る発明によれば、熱酸化
膜の厚さと上部絶縁膜の厚さとを合計した値を、100
nm〜3μmとしたため、熱酸化膜の下部のSiC基板
と上部絶縁膜の上部の配線とで形成される寄生MOSト
ランジスタによるリーク電流が抑制され、高い耐圧を有
した電力用半導体デバイスが提供出来る。
According to the eighth aspect of the present invention, the sum of the thickness of the thermal oxide film and the thickness of the upper insulating film is set to 100
Since the thickness is in the range of nm to 3 μm, a leakage current due to a parasitic MOS transistor formed by the SiC substrate below the thermal oxide film and the wiring above the upper insulating film is suppressed, and a power semiconductor device having a high withstand voltage can be provided.

【0058】請求項9記載に係る発明によれば、電極膜
の最上部の位置が、第2の開口部の内部に存在し、第2
の開口部周辺の上部絶縁膜を重畳することが無い。この
ため、加熱反応層を形成する時、Alが溶融しても、A
lは第2の開口部の窪地に閉じこめられるので、融解A
lが周辺の上部絶縁膜の表面に流れ出し、配線ショート
を起こす心配が無い。この結果、製造歩留まりが向上す
る。
According to the ninth aspect of the present invention, the uppermost position of the electrode film exists inside the second opening, and
The upper insulating film around the opening is not overlapped. For this reason, when forming a heating reaction layer, even if Al melts, A
1 is confined in the depression of the second opening, so that the melting A
There is no fear that 1 flows out to the surface of the peripheral upper insulating film and causes a short circuit. As a result, the production yield is improved.

【0059】請求項10記載に係る発明によれば、フィ
ールド絶縁膜を形成する直前から、開口部の内部にAl
−Ti系電極膜を配設するまでの工程は、開口部のSi
C露出表面にフォトレジストを一度も塗布することなく
進行出来る。従って、加熱反応層を形成する前のAl−
Ti系電極膜とSiCとの界面へのフォトレジストに起
因するハイドロ・カーボンの付着が完全に回避出来、清
浄な界面が容易に得られる。このため、加熱反応層とS
iCとの界面のショットキー障壁が極めて低く、且つ、
薄くなる。また、界面のモホロジーが良好で、加熱反応
層が均一に生成される。更に、酸素及び水の分圧が共に
1×10-3Pa〜1×10-10Paの非酸化性雰囲気
中で熱処理し、加熱反応層を生成しているので、熱処理
中にAl−Ti系電極膜の表面に生成される酸化アルミ
ニウム(Al23)や酸化チタン(TiO2)等の金属
酸化膜が、顕著に抑制され、表面の金属酸化膜によるコ
ンタクト抵抗ρcの増大が大きく低減出来る。この結
果、従来のコンタクト抵抗ρcよりも1桁程度低い10
-6Ωcm2台、若しくはこれ以下のコンタクト抵抗ρc
が得られる。しかも、このオーミック電極構造体は、フ
ィールド絶縁膜中の開口部に設けられるので、現実の半
導体電子デバイスに適した構造である。
According to the tenth aspect, immediately before forming the field insulating film, the Al inside the opening is formed.
-The process until the Ti-based electrode film is provided is based on the Si
The process can proceed without applying a photoresist on the exposed C surface. Therefore, Al-
Hydrocarbon caused by the photoresist on the interface between the Ti-based electrode film and SiC can be completely avoided, and a clean interface can be easily obtained. Therefore, the heating reaction layer and S
The Schottky barrier at the interface with iC is extremely low, and
Become thin. In addition, the morphology of the interface is good, and the heat reaction layer is uniformly formed. Furthermore, heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere in which both oxygen and water have a partial pressure of 1 × 10 −3 Pa to 1 × 10 −10 Pa to form a heating reaction layer. Metal oxide films such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and titanium oxide (TiO 2 ) generated on the surface of the electrode film are remarkably suppressed, and the increase in contact resistance ρc due to the metal oxide film on the surface can be greatly reduced. . As a result, 10 times lower than the conventional contact resistance ρc by about one digit.
-6 [Omega] cm 2 units, or below this contact resistance ρc
Is obtained. In addition, since the ohmic electrode structure is provided in the opening in the field insulating film, the structure is suitable for an actual semiconductor electronic device.

【0060】請求項11記載に係る発明によれば、Si
C基板の表面にフィールド絶縁膜を形成する工程は、熱
酸化膜を成長する工程と、この熱酸化膜の上部に熱酸化
以外の方法で絶縁膜を堆積する工程とから構成している
ので、過度の熱酸化によるSiC基板の表面モホロジー
の劣化を抑制することが出来る。また、熱酸化以外の方
法は、CVD法やスパッタリング法等の周知の物理的或
いは化学的手段が採用可能であるが、これらの、熱酸化
以外の方法に固有な自然酸化膜やハイドロ・カーボンの
生成を熱酸化膜により効果的に除去、若しくは抑制出来
る。このため、加熱反応層とp型SiC領域との界面の
モホロジーが良好となり、均一且つ均質な加熱反応層を
生成出来る。従って、上述した10-6Ωcm2台、若し
くはこれ以下のコンタクト抵抗ρcを簡単に得ることが
出来る。
According to the eleventh aspect of the present invention, Si
Since the step of forming a field insulating film on the surface of the C substrate includes a step of growing a thermal oxide film and a step of depositing an insulating film on the thermal oxide film by a method other than thermal oxidation, Deterioration of the surface morphology of the SiC substrate due to excessive thermal oxidation can be suppressed. As a method other than thermal oxidation, well-known physical or chemical means such as a CVD method or a sputtering method can be employed. However, a natural oxide film or a hydrocarbon film unique to these methods other than thermal oxidation can be used. Generation can be effectively removed or suppressed by the thermal oxide film. For this reason, the morphology of the interface between the heat reaction layer and the p-type SiC region is improved, and a uniform and uniform heat reaction layer can be generated. Therefore, the above-described contact resistance ρc of the order of 10 −6 Ωcm 2 or less can be easily obtained.

【0061】請求項12記載に係る発明によれば、熱酸
化以外の方法でSiC基板の表面に酸素透過性絶縁膜を
堆積する工程を先に行い、この酸素透過性絶縁膜の堆積
後に、熱酸化によりSiC基板の表面と酸素透過性絶縁
膜との界面に熱酸化膜を成長して、フィールド絶縁膜を
形成している。この場合も、請求項11記載に係る発明
と同様に、過度の熱酸化によるSiC基板の表面モホロ
ジーの劣化を抑制することが出来る。また、CVD法や
スパッタリング法等の周知の物理的或いは化学的手段に
固有な自然酸化膜やハイドロ・カーボンの生成を、熱酸
化膜の生成により効果的に除去、若しくは抑制出来る。
このため、加熱反応層とp型SiC領域との界面のモホ
ロジーが良好となり、均一且つ均質な加熱反応層を生成
出来る。従って、10-6Ωcm2台、若しくはこれ以下
の低いコンタクト抵抗ρcを簡単に得ることが出来る。
According to the twelfth aspect of the present invention, the step of depositing an oxygen-permeable insulating film on the surface of the SiC substrate by a method other than thermal oxidation is performed first. A field oxide film is formed by growing a thermal oxide film on the interface between the surface of the SiC substrate and the oxygen-permeable insulating film by oxidation. Also in this case, similarly to the invention according to claim 11, deterioration of the surface morphology of the SiC substrate due to excessive thermal oxidation can be suppressed. Further, the formation of a natural oxide film or hydrocarbon inherent to a known physical or chemical means such as a CVD method or a sputtering method can be effectively removed or suppressed by forming a thermal oxide film.
For this reason, the morphology of the interface between the heat reaction layer and the p-type SiC region is improved, and a uniform and uniform heat reaction layer can be generated. Therefore, a low contact resistance ρc of the order of 10 −6 Ωcm 2 or less can be easily obtained.

【0062】請求項13記載に係る発明においては、先
に、熱酸化以外の方法でSiC基板の表面に酸素透過性
絶縁膜からなる「暫定フィールド絶縁膜」を形成し、こ
の暫定フィールド絶縁膜に開口部(いわゆるコンタクト
・ウインドウ)を形成し、この開口部に露出したSiC
基板の表面に熱酸化膜を成長し、その後、この熱酸化膜
を除去しているので、p型SiC領域の表面を清浄化出
来る。更に、請求項11及び12記載に係る発明と同様
に、暫定フィールド絶縁膜を形成する直前から、開口部
の内部にAl−Ti系電極膜を配設するまでの工程は、
開口部のSiC露出表面にフォトレジストを一度も塗布
することなく進行出来る。従って、加熱反応層を形成す
る前のAl−Ti系電極膜とSiCとの界面へのフォト
レジストに起因するハイドロ・カーボンの付着が完全に
回避出来、清浄な界面が容易に得られる。このため、加
熱反応層とSiCとの界面のショットキー障壁が極めて
低く、且つ、薄くなる。更に、後からの熱酸化により、
SiC基板の表面と酸素透過性絶縁膜との界面に、薄い
熱酸化膜が形成されるので、請求項11及び12記載に
係る発明と同様に、高耐圧化が可能になると同時に過度
の熱酸化によるSiC基板の表面モホロジーの劣化を抑
制することが出来る。また、熱酸化以外の物理的或いは
化学的手段に固有な自然酸化膜やハイドロ・カーボンの
生成を、熱酸化膜の生成により効果的に除去出来る。こ
のため、加熱反応層とp型SiC領域との界面のモホロ
ジーが良好となり、均一且つ均質な加熱反応層を生成出
来る。従って、10-6Ωcm2台、若しくはこれ以下の
低いコンタクト抵抗ρcを簡単に得ることが出来る。
In the invention according to the thirteenth aspect, first, a “temporary field insulating film” made of an oxygen-permeable insulating film is formed on the surface of the SiC substrate by a method other than thermal oxidation. An opening (so-called contact window) is formed, and SiC exposed in this opening is formed.
Since a thermal oxide film is grown on the surface of the substrate, and then the thermal oxide film is removed, the surface of the p-type SiC region can be cleaned. Further, similarly to the invention according to claims 11 and 12, the steps from immediately before forming the provisional field insulating film to disposing the Al-Ti-based electrode film inside the opening portion include:
The process can proceed without applying a photoresist to the exposed SiC surface of the opening. Therefore, the adhesion of hydrocarbon due to the photoresist to the interface between the Al—Ti-based electrode film and the SiC before forming the heat reaction layer can be completely avoided, and a clean interface can be easily obtained. For this reason, the Schottky barrier at the interface between the heat reaction layer and SiC is extremely low and thin. Furthermore, by the later thermal oxidation,
Since a thin thermal oxide film is formed at the interface between the surface of the SiC substrate and the oxygen-permeable insulating film, a high withstand voltage can be achieved and excessive thermal oxidation can be performed as in the invention according to claims 11 and 12. Can suppress the deterioration of the surface morphology of the SiC substrate. In addition, the formation of a natural oxide film or hydrocarbon unique to physical or chemical means other than thermal oxidation can be effectively removed by the formation of a thermal oxide film. For this reason, the morphology of the interface between the heat reaction layer and the p-type SiC region is improved, and a uniform and uniform heat reaction layer can be generated. Therefore, a low contact resistance ρc of the order of 10 −6 Ωcm 2 or less can be easily obtained.

【0063】請求項14記載に係る発明によれば、酸素
及び水の分圧が共に1×10-3Pa〜1×10-10
aの非酸化性雰囲気中で熱処理し、加熱反応層を生成し
ているので、熱処理中にAl−Ti系電極膜の表面に生
成されるAl23やTiO 2等の金属酸化膜が、顕著に
抑制され、表面の金属酸化膜によるコンタクト抵抗ρc
の増大が大きく低減出来る。
According to the fourteenth aspect of the present invention, oxygen
And the partial pressure of water is 1 × 10-3Pa-1 × 10-10P
heat-treated in a non-oxidizing atmosphere of a to form a heating reaction layer
Is formed on the surface of the Al-Ti-based electrode film during heat treatment.
Al formedTwoOThreeAnd TiO TwoMetal oxide film
Suppressed, contact resistance ρc due to metal oxide film on the surface
Can be greatly reduced.

【0064】請求項15記載に規定する(i)Al層の
上にTi層を堆積したAl/Ti積層膜、(ii)Ti層
の上にAl層を堆積したTi/Al積層膜、(iii)A
l−Ti合金膜は、いずれもp型SiC領域との反応に
より、p型SiC領域との界面のモホロジーが良好でか
つショットキー障壁が極めて低い加熱反応層が形成出来
る。従って、請求項15記載に係る発明によれば、従来
のコンタクト抵抗ρcよりも1桁程度低い10-6Ωcm
2台、若しくはこれ以下のコンタクト抵抗ρcが得られ
る。
(I) an Al / Ti laminated film in which a Ti layer is deposited on an Al layer, (ii) a Ti / Al laminated film in which an Al layer is deposited on a Ti layer, (iii) ) A
The l-Ti alloy film can form a heat reaction layer having good morphology at the interface with the p-type SiC region and extremely low Schottky barrier by reaction with the p-type SiC region. Therefore, according to the fifteenth aspect, 10 −6 Ωcm, which is lower by about one digit than the conventional contact resistance ρc.
Two or less contact resistance ρc is obtained.

【0065】請求項16記載に係る発明によれば、開口
部がp型SiC領域に到達する最終ステップが、ウェッ
ト・エッチングと超純水によるリンスで完結されるの
で、ドライ・エッチングの反応生成物であるハイドロ・
カーボンのp型SiC基板の表面への再付着や、過剰な
プラズマエネルギによるエッチング損傷が防止出来る。
このため、p型SiC基板の表面の汚染や基板表面の粗
面化が有効に防止出来る。加えて、ドライ・エッチング
が使用出来るため、微細なオーミック・コンタクトが形
成出来るので、半導体集積回路の高集積密度化や、電力
用半導体装置のオン抵抗の低減等の高性能化が可能にな
る。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the final step in which the opening reaches the p-type SiC region is completed by wet etching and rinsing with ultrapure water. Hydro
Reattachment of carbon to the surface of the p-type SiC substrate and etching damage due to excessive plasma energy can be prevented.
Therefore, contamination of the surface of the p-type SiC substrate and roughening of the substrate surface can be effectively prevented. In addition, since dry etching can be used, a fine ohmic contact can be formed, so that high integration density of a semiconductor integrated circuit and high performance such as reduction of on-resistance of a power semiconductor device can be achieved.

【0066】請求項17記載に係る発明によれば、開口
部(コンタクト・ウインドウ)を開口に用いたエッチン
グマスクを、Al−Ti系電極膜をパターニングするた
めのリフトオフ工程用のマスクとして兼用出来る。即
ち、コンタクト・ウインドウ開口工程とAl−Ti系電
極膜のパターニング工程用のフォトリソグラフィ工程を
一度で行え、半導体装置の製造プロセスが簡略化され
る。このため、半導体装置の製造歩留まりの向上、生産
性の向上、更には製造コストの低減化が容易になる。
According to the seventeenth aspect of the present invention, an etching mask using an opening (contact window) as an opening can also be used as a mask for a lift-off step for patterning an Al—Ti-based electrode film. That is, the photolithography process for the contact window opening process and the patterning process of the Al—Ti-based electrode film can be performed at one time, and the manufacturing process of the semiconductor device is simplified. For this reason, it becomes easy to improve the manufacturing yield and the productivity of the semiconductor device, and further to reduce the manufacturing cost.

【0067】請求項18記載に係る発明によれば、酸素
透過性絶縁膜にp型SiC領域に到達する開口部を設け
る最終ステップが、ウェット・エッチングと超純水によ
るリンスで完結されるので、ドライ・エッチングの反応
生成物であるハイドロ・カーボンのp型SiC基板の表
面への再付着や、過剰なプラズマエネルギによるエッチ
ング損傷が防止出来る。このため、請求項16記載に係
る発明と同様に、p型SiC基板の表面の汚染や基板表
面の粗面化が有効に防止出来る。加えて、ドライ・エッ
チングが使用出来るため、微細なオーミック・コンタク
トが形成出来、半導体集積回路の高集積密度化や、電力
用半導体装置のオン抵抗の低減等の高性能化が可能にな
る。
According to the eighteenth aspect of the present invention, the final step of providing an opening reaching the p-type SiC region in the oxygen-permeable insulating film is completed by wet etching and rinsing with ultrapure water. Hydrocarbon, which is a reaction product of dry etching, can be prevented from re-adhering to the surface of the p-type SiC substrate, and etching damage due to excessive plasma energy can be prevented. Therefore, similarly to the invention according to claim 16, contamination of the surface of the p-type SiC substrate and roughening of the substrate surface can be effectively prevented. In addition, since dry etching can be used, fine ohmic contacts can be formed, and high performance such as high integration density of a semiconductor integrated circuit and reduction in on-resistance of a power semiconductor device can be achieved.

【0068】請求項19記載に係る発明によれば、Si
C基板の表面を熱酸化して形成された熱酸化膜と熱酸化
膜とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜との積層構造
で、安定性に優れた比較的厚いフィールド絶縁膜が形成
出来る。このため、定格動作電圧の高い各種パワーデバ
イスにおいて、従来知られていたコンタクト抵抗ρcよ
りも1桁程度低いコンタクト抵抗ρcが実現される。こ
のため、半導体電子デバイスの高周波化、高性能化が可
能となる。特に、実際のデバイス構造に採用可能な微細
な開口部(コンタクト・ウインドウ)の内部において、
主電極領域に対する低いコンタクト抵抗ρcを得ること
が出来る。従って、微細なコンタクト・ウインドウを多
数・高密度に配置することにより、低オン電圧・高速動
作可能な半導体パワーデバイスが実現出来る。
According to the nineteenth aspect of the present invention, Si
A thermal oxide film formed by thermally oxidizing the surface of the C substrate and a thermal oxide film have a laminated structure of insulating films having different compositions or densities, so that a relatively thick field insulating film having excellent stability can be formed. Therefore, in various power devices having a high rated operating voltage, a contact resistance ρc lower by about one digit than the conventionally known contact resistance ρc is realized. For this reason, it is possible to increase the frequency and the performance of the semiconductor electronic device. In particular, inside a fine opening (contact window) that can be used in an actual device structure,
A low contact resistance ρc with respect to the main electrode region can be obtained. Therefore, by arranging a large number of fine contact windows at a high density, a semiconductor power device that can operate at a low on-voltage and at a high speed can be realized.

【0069】請求項20記載に規定する材料を金属膜と
して用いることにより、ショットキー障壁が低く、且つ
その障壁の厚さが薄い金属/半導体接合出来る。また、
加熱反応層が均一に生成される。このため、請求項20
記載に係る発明によれば、p型SiC領域からなる主電
極領域に対するコンタクト抵抗ρcが極めて低くなり、
種々の半導体電子デバイスの高周波化、高性能化が可能
となる。
By using the material defined in claim 20 as a metal film, a metal / semiconductor junction having a low Schottky barrier and a thin barrier can be achieved. Also,
The heating reaction layer is generated uniformly. Therefore, claim 20
According to the invention according to the description, the contact resistance ρc with respect to the main electrode region including the p-type SiC region is extremely low,
Higher frequencies and higher performance of various semiconductor electronic devices can be achieved.

【0070】請求項21記載に係る発明によれば、金属
の炭化物と金属シリコンとを含む固溶体からなる加熱反
応層を選択しているので、金属/半導体接合におけるシ
ョットキー障壁が極めて低くなる。しかも、界面のモホ
ロジーが良好で、加熱反応層が均一に形成出来る。この
ため、主電極領域に対するコンタクト抵抗ρcが極めて
低くなり、種々の半導体電子デバイスの高周波化、高性
能化が可能となる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, since the heat reaction layer made of a solid solution containing metal carbide and metal silicon is selected, the Schottky barrier at the metal / semiconductor junction is extremely low. Moreover, the morphology of the interface is good, and the heat reaction layer can be formed uniformly. For this reason, the contact resistance ρc with respect to the main electrode region becomes extremely low, and it is possible to increase the frequency and improve the performance of various semiconductor electronic devices.

【0071】[0071]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第1乃至第3の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚
さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のも
のとは異なることに留意すべきである。従って、具体的
な厚さや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきもので
ある。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比
率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
Next, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it is needless to say that the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios.

【0072】(第1の実施の形態)図1に示すように、
本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電極構造体
は、SiC基板1、SiC基板1の表面に選択的に形成
されたp型SiC領域2、このp型SiC領域2の表面
の一部に形成された加熱反応層8、SiC基板1とp型
SiC領域2との界面を覆う熱酸化膜3、熱酸化膜3の
表面に配置された上部絶縁膜4、加熱反応層8の上部に
配置された電極膜7とを少なくとも有する。p型SiC
領域2は、半導体装置、特に半導体電子デバイスの主電
極領域として機能する。
(First Embodiment) As shown in FIG.
The ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention includes a SiC substrate 1, a p-type SiC region 2 selectively formed on the surface of the SiC substrate 1, and a part of the surface of the p-type SiC region 2. The thermal reaction layer 8 formed on the substrate, the thermal oxide film 3 covering the interface between the SiC substrate 1 and the p-type SiC region 2, the upper insulating film 4 disposed on the surface of the thermal oxide film 3, And at least an electrode film 7 arranged. p-type SiC
The region 2 functions as a main electrode region of a semiconductor device, particularly a semiconductor electronic device.

【0073】一般に半導体電子デバイスは、第1主電極
領域、第2主電極領域及び制御電極を有する。「第1主
電極領域」とは、IGBTにおいてエミッタ領域又はコ
レクタ領域のいずれか一方、パワーMOSFETやパワ
ーMOSSIT等の電力用絶縁ゲート型トランジスタ
(パワーIGT)においては、ソース領域又はドレイン
領域のいずれか一方を意味する。「第2主電極領域」と
は、IGBTにおいては上記第1主電極領域とはならな
いエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方、パワ
ーIGTにおいては上記第1主電極領域とはならないソ
ース領域又はドレイン領域のいずれか一方を意味する。
即ち、第1主電極領域が、エミッタ領域であれば、第2
主電極領域はコレクタ領域であり、第1主電極領域がソ
ース領域であれば、第2主電極領域はドレイン領域であ
る。また、「制御電極」とはIGBT及びパワーIGT
のゲート電極を意味することは勿論である。本発明にお
いては、第1主電極領域及び第2主電極領域のいずれか
一方を、単に「主電極領域」と呼ぶ。また、ダイオード
等の制御電極を有しないSiC半導体装置でも、同様
に、第1主電極領域及び第2主電極領域が定義される。
本発明においては、この場合も、第1主電極領域及び第
2主電極領域のいずれか一方を、単に「主電極領域」と
呼ぶ。更に、パワーIC等の半導体集積回路において
は、3つ以上の主電極領域が定義可能であるが、これら
の複数の少なくとも一つは、本発明の「主電極領域」で
ある。
Generally, a semiconductor electronic device has a first main electrode region, a second main electrode region, and a control electrode. The “first main electrode region” is either an emitter region or a collector region in an IGBT, or a source region or a drain region in a power insulated gate transistor (power IGT) such as a power MOSFET or a power MOSSIT. Mean one. The “second main electrode region” is one of the emitter region and the collector region that does not become the first main electrode region in the IGBT, and the source region or the drain region that does not become the first main electrode region in the power IGT. Means either one of
That is, if the first main electrode region is an emitter region,
The main electrode region is a collector region, and if the first main electrode region is a source region, the second main electrode region is a drain region. In addition, “control electrode” means IGBT and power IGT
Of course, this means the gate electrode. In the present invention, one of the first main electrode region and the second main electrode region is simply referred to as “main electrode region”. In a SiC semiconductor device having no control electrode such as a diode, a first main electrode region and a second main electrode region are similarly defined.
In the present invention, also in this case, one of the first main electrode region and the second main electrode region is simply referred to as “main electrode region”. Further, in a semiconductor integrated circuit such as a power IC, three or more main electrode regions can be defined, and at least one of these is the “main electrode region” of the present invention.

【0074】熱酸化膜3と、上部絶縁膜4との積層構造
により、フィールド絶縁膜5を構成している。更に、電
極膜7に電気的に接続するように、フィールド絶縁膜5
の上には、配線導体素片9が形成されている。配線導体
素片9は図1に示すオーミック・コンタクトを他の部位
と結線する配線部材であり、半導体装置の主電極配線と
して機能する。パワーデバイスにおいては、複数のユニ
ットセルを多数SiC基板1の上に、蜂の巣状や、マト
リクス状等にして配置し電流容量を確保している。ま
た、オン電圧を低くするための設計仕様により、各主電
極領域を細分化し、SiC基板1の上に高密度に配列す
る場合もある。従って、このような場合は、複数に分割
されたユニットセルの各主電極領域を統合する配線とし
て配線導体素片9が機能する。この配線導体素片9に
は、周知のアルミニウム(Al)、アルミニウム・シリ
コン(Al−Si)共晶、アルミニウム・銅・シリコン
(Al−Cu−Si)共晶、銅(Cu)、チタン・タン
グステン(Ti−W)合金などが用いられる。
The field insulating film 5 has a laminated structure of the thermal oxide film 3 and the upper insulating film 4. Further, the field insulating film 5 is electrically connected to the electrode film 7.
A wiring conductor piece 9 is formed on the top. The wiring conductor piece 9 is a wiring member for connecting the ohmic contact shown in FIG. 1 to another portion, and functions as a main electrode wiring of the semiconductor device. In the power device, a large number of unit cells are arranged on the SiC substrate 1 in a honeycomb shape, a matrix shape, or the like to secure a current capacity. Further, depending on design specifications for lowering the ON voltage, each main electrode region may be subdivided and arranged on the SiC substrate 1 at a high density. Therefore, in such a case, the wiring conductor piece 9 functions as a wiring for integrating the main electrode regions of the plurality of divided unit cells. This wiring conductor piece 9 includes well-known aluminum (Al), aluminum-silicon (Al-Si) eutectic, aluminum-copper-silicon (Al-Cu-Si) eutectic, copper (Cu), titanium / tungsten. (Ti-W) alloy or the like is used.

【0075】SiC基板1の導電型や不純物密度は、本
発明のオーミック電極構造体を利用する半導体装置によ
って異なる。更に、SiC基板1の表面の一部に、p型
SiC領域2よりも平面上の面積の大きい他の半導体領
域をウェル形状に配置し、そのウェル形状の他の半導体
領域の平面上の内部の位置において、エピタキシャル成
長した高不純物密度のp型SiC領域2を凸部として形
成し、このp型SiC領域2を主電極領域として用いて
も良い。或いは、SiC基板1の表面の全面に他の半導
体領域をエピタキシャル成長し、そのエピタキシャル成
長した他の半導体領域の表面の一部において、更に連続
エピタキシャル成長した高不純物密度のp型SiC領域
2をメサエッチング等により凸部として形成し、このp
型SiC領域2を主電極領域として用いても良い。
The conductivity type and impurity density of the SiC substrate 1 differ depending on the semiconductor device using the ohmic electrode structure of the present invention. Further, another semiconductor region having a larger area on the plane than the p-type SiC region 2 is arranged in a well shape on a part of the surface of the SiC substrate 1, and the inside of the other semiconductor region on the plane of the well shape is formed. At the position, the p-type SiC region 2 having a high impurity density epitaxially grown may be formed as a projection, and the p-type SiC region 2 may be used as a main electrode region. Alternatively, another semiconductor region is epitaxially grown on the entire surface of the SiC substrate 1, and the p-type SiC region 2 with a high impurity density further continuously epitaxially grown on a part of the surface of the other semiconductor region that has been epitaxially grown is formed by mesa etching or the like. Formed as a convex part, this p
Type SiC region 2 may be used as the main electrode region.

【0076】例えば、pnp型バイポーラトランジスタ
であれば、コレクタ領域となる低不純物密度のp型(若
しくはπ型)SiC基板1の表面に、n型SiC領域か
らなるベース領域をウェル形状に形成し、このベース領
域の平面上の内部の位置において、主電極領域(エミッ
タ領域)としての高不純物密度のp型SiC領域2を凸
部として形成しても良い。この場合、コレクタ領域とな
る低不純物密度のp型SiC基板1の代わりに真性半導
体(i型)のSiC基板1を用い、i型SiC基板1の
裏面(若しくは表面の一部)に、高不純物密度のp型S
iC領域からなるコレクタ領域を形成しても良い。
For example, in the case of a pnp type bipolar transistor, a base region composed of an n-type SiC region is formed in a well shape on the surface of a low impurity density p-type (or π-type) SiC substrate 1 serving as a collector region. A p-type SiC region 2 having a high impurity density as a main electrode region (emitter region) may be formed as a protrusion at an inner position on the plane of the base region. In this case, an intrinsic semiconductor (i-type) SiC substrate 1 is used in place of the low-impurity-density p-type SiC substrate 1 serving as a collector region, and a high impurity Density p-type S
A collector region composed of an iC region may be formed.

【0077】GTOサイリスタ等のサイリスタであれ
ば、pベース領域となるp型SiC基板1の表面の一部
又は全面に、n型SiC領域からなるnベース領域を形
成し、このnベース領域の内部に、アノード領域(主電
極領域)としての高不純物密度のp型SiC領域2をエ
ピタキシャル成長により、凸部形状に形成することが可
能である。この場合、pベース領域となるp型SiC基
板1の裏面には、カソード領域としてのn型SiC領域
が形成される。
In the case of a thyristor such as a GTO thyristor, an n-base region made of an n-type SiC region is formed on a part or the whole surface of the p-type SiC substrate 1 serving as a p-base region. Then, a p-type SiC region 2 having a high impurity density as an anode region (main electrode region) can be formed in a convex shape by epitaxial growth. In this case, an n-type SiC region as a cathode region is formed on the back surface of p-type SiC substrate 1 serving as a p-base region.

【0078】一方、nチャネルの接合型FETや接合型
SITでは、チャネル領域として機能するn型SiC基
板(或いはν型SiC基板若しくはi型SiC基板)1
の表面に、ソース領域(主電極領域)としての高不純物
密度のp型SiC領域2を凸部形状に形成可能である。
また、nチャネルのSIサイリスタでは、チャネル領域
として機能するn型SiC基板(或いはν型SiC基板
若しくはi型SiC基板)1の表面に、アノード領域と
しての高不純物密度のp型SiC領域2を凸部形状に形
成可能である。
On the other hand, in an n-channel junction FET or junction SIT, an n-type SiC substrate (or a ν-type SiC substrate or an i-type SiC substrate) 1 serving as a channel region is used.
A p-type SiC region 2 having a high impurity density as a source region (main electrode region) can be formed in a convex shape on the surface of the substrate.
In an n-channel SI thyristor, a p-type SiC region 2 having a high impurity density as an anode region is formed on the surface of an n-type SiC substrate (or ν-type SiC substrate or i-type SiC substrate) 1 functioning as a channel region. It can be formed in a partial shape.

【0079】pチャネルのパワーIGTでは、n型チャ
ネル領域として機能するn型SiC基板(或いはπ型S
iC基板)1の表面に、ドレイン領域(主電極領域)と
しての高不純物密度のp型SiC領域2を凸部形状に形
成可能である。この場合、n型SiC基板(或いはπ型
SiC基板)1の表面の他の場所に、ドレイン領域2に
対向して、ソース領域(他の主電極領域)としての高不
純物密度のp型SiC領域が凸部形状に形成される。そ
して、ソース領域とドレイン領域2の間のn型SiC基
板(或いはπ型SiC基板)1の表面にゲート酸化膜が
形成され、このゲート酸化膜の上に、ゲート電極が形成
される。ゲート電極としては、タングステン(W)、チ
タン(Ti)、モリブデン(Mo)等の高融点金属、こ
れらのシリサイド(WSi,TiSi,MoS
)等が使用可能である。或いは、2重拡散構造のp
チャネルのパワーIGTでは、ドリフト領域として機能
するp型SiC基板(或いはπ型SiC基板若しくはi
型SiC基板)1の表面に、ドレイン領域(主電極領
域)としての高不純物密度のp型SiC領域2を凸部形
状に形成可能である。この場合、ソース領域としての他
のp型SiC領域が、p型SiC基板1の表面に形成さ
れたnボディ領域に形成される。同様に、n型SiC基
板(或いはπ型SiC基板)1の表面にドレイン領域と
してのp型SiC領域2と、ソース領域してのp型Si
C領域を凸部形状に形成し、ソース領域とドレイン領域
2の間のn型SiC基板(或いはπ型SiC基板)1の
表面に、ショットキー電極を構成すれば、MESFET
が実現出来る。
In a p-channel power IGT, an n-type SiC substrate (or a π-type S
On the surface of the iC substrate 1, a p-type SiC region 2 having a high impurity density as a drain region (main electrode region) can be formed in a convex shape. In this case, a p-type SiC region having a high impurity density as a source region (another main electrode region) is provided at another location on the surface of the n-type SiC substrate (or π-type SiC substrate), facing the drain region 2. Are formed in a convex shape. Then, a gate oxide film is formed on the surface of the n-type SiC substrate (or π-type SiC substrate) 1 between the source region and the drain region 2, and a gate electrode is formed on the gate oxide film. The gate electrode is made of a high melting point metal such as tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), or a silicide thereof (WSi 2 , TiSi 2 , MoS).
i 2), or the like can be used. Alternatively, p of the double diffusion structure
In the power IGT of the channel, a p-type SiC substrate (or a π-type SiC substrate or i-type
A p-type SiC region 2 having a high impurity density as a drain region (main electrode region) can be formed in a convex shape on the surface of a type SiC substrate 1. In this case, another p-type SiC region as a source region is formed in an n-body region formed on the surface of p-type SiC substrate 1. Similarly, on the surface of an n-type SiC substrate (or π-type SiC substrate) 1, a p-type SiC region 2 as a drain region and a p-type Si
If the C region is formed in a convex shape and a Schottky electrode is formed on the surface of the n-type SiC substrate (or π-type SiC substrate) 1 between the source region and the drain region 2, the MESFET
Can be realized.

【0080】nチャネルのIGBTでは、ドリフト領域
として機能するn型SiC基板(或いはν型SiC基
板)1の表面に、コレクタ領域としての高不純物密度の
p型SiC領域2を凸部形状に形成可能である。この場
合、エミッタ領域としての他のn型SiC領域が、n型
(或いはν型)SiC基板1の表面に形成されたpボデ
ィ領域に形成される。本発明の第1の実施の形態に係る
オーミック電極構造体は、これら種々の半導体電子デバ
イスの主電極領域としての高不純物密度のp型SiC領
域2に適用可能である。加熱反応層8は、p型SiC領
域2の表面の一部から内部に進入すると同時に、p型S
iC領域2の表面から上方に突出して形成されている。
熱酸化膜3は、加熱反応層8が貫通する第1の開口部を
有し、且つSiC基板1とp型SiC領域2との界面を
覆うように、SiC基板1とp型SiC領域2の表面に
接して配置されている。上部絶縁膜4は、熱酸化膜3と
は組成若しくは密度の異なる絶縁膜であって、第1の開
口部に連続した第2の開口部を有している。図1に示す
ように、電極膜7の最上部の位置は、第2の開口部の内
部に存在する。第1及び第2の開口部は共通の開口部6
を構成している。
In an n-channel IGBT, a p-type SiC region 2 having a high impurity density as a collector region can be formed in a convex shape on the surface of an n-type SiC substrate (or ν-type SiC substrate) 1 functioning as a drift region. It is. In this case, another n-type SiC region as an emitter region is formed in the p-body region formed on the surface of the n-type (or ν-type) SiC substrate 1. The ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention is applicable to the p-type SiC region 2 having a high impurity density as a main electrode region of these various semiconductor electronic devices. The heating reaction layer 8 enters the inside from a part of the surface of the p-type SiC region 2 and
It is formed to protrude upward from the surface of iC region 2.
Thermal oxide film 3 has a first opening through which heat reaction layer 8 penetrates, and covers the interface between SiC substrate 1 and p-type SiC region 2 so as to cover the interface between SiC substrate 1 and p-type SiC region 2. It is arranged in contact with the surface. The upper insulating film 4 is an insulating film having a different composition or density from the thermal oxide film 3 and has a second opening continuous with the first opening. As shown in FIG. 1, the uppermost position of the electrode film 7 exists inside the second opening. The first and second openings are common openings 6
Is composed.

【0081】本発明の第1の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体において、「熱酸化膜3とは組成の異なる
絶縁膜」とは、PSG(りん珪酸ガラス)膜、BSG
(硼珪酸ガラス)、BPSG(硼りん珪酸ガラス)或い
はSi34膜等の絶縁膜の意である。また、「熱酸化膜
3とは密度の異なる絶縁膜」とは、熱酸化膜以外の方法
で堆積したSiO2膜等の絶縁膜の意である。例えば、
CVD法、スパッタリング法、真空蒸着法等の、化学的
若しくは物理的堆積方法によるSiO2膜が該当する。
図1に示すSiCの熱酸化膜3は、Si熱酸化膜よりは
劣るが、Si熱酸化膜に近いSiO2膜である。熱酸化
膜とその他の方法で堆積したSiO2膜とでは密度が違
うので断面を高分解能SEM観察すると境界が見える。
In the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention, “an insulating film having a composition different from that of the thermal oxide film 3” means a PSG (phosphosilicate glass) film, a BSG
(Borosilicate glass), BPSG (borophosphosilicate glass), or an insulating film such as a Si 3 N 4 film. Further, “an insulating film having a density different from that of the thermal oxide film 3” means an insulating film such as a SiO 2 film deposited by a method other than the thermal oxide film. For example,
An SiO 2 film formed by a chemical or physical deposition method such as a CVD method, a sputtering method, and a vacuum deposition method corresponds to the method.
The SiC thermal oxide film 3 shown in FIG. 1 is an SiO 2 film which is inferior to the Si thermal oxide film but close to the Si thermal oxide film. Since the density is different between the thermal oxide film and the SiO 2 film deposited by other methods, a boundary is visible when the cross section is observed with a high-resolution SEM.

【0082】そして、Si熱酸化膜に近いSiCの熱酸
化膜3の絶縁破壊電界強度は、厚さ10nmで14MV
/cm程度である。一方、熱酸化以外の方法で形成した
SiO2膜の絶縁破壊電界強度は、この値よりも小さ
い。例えば、CVDで堆積したSiO2膜の絶縁破壊電
界強度は、同じ厚さ10nmで6MV/cm程度である
ので、絶縁破壊電界強度を測定すれば、明瞭にSiCの
熱酸化膜3と上部絶縁膜4とは識別可能である。
The dielectric breakdown electric field strength of the SiC thermal oxide film 3 close to the Si thermal oxide film is 14 MV at a thickness of 10 nm.
/ Cm. On the other hand, the dielectric breakdown electric field strength of the SiO 2 film formed by a method other than thermal oxidation is smaller than this value. For example, the dielectric breakdown electric field strength of a SiO 2 film deposited by CVD is about 6 MV / cm at the same thickness of 10 nm. 4 is identifiable.

【0083】また、SiCの熱酸化膜3は、Si熱酸化
膜に近いSiO2膜であるので、BHF溶液に対するエ
ッチング速度は100nm/分程度である。これに比
し、CVDで堆積したSiO2膜に対するエッチング速
度は1.5倍から3倍位高い。従って、BHF溶液に対
するエッチング速度を測定すれば、明瞭にSiCの熱酸
化膜3と上部絶縁膜4とは識別可能である。
Since the thermal oxide film 3 of SiC is an SiO 2 film close to the thermal oxide film of Si, the etching rate for the BHF solution is about 100 nm / min. On the other hand, the etching rate for the SiO 2 film deposited by CVD is about 1.5 to 3 times higher. Therefore, by measuring the etching rate for the BHF solution, the thermal oxide film 3 of SiC and the upper insulating film 4 can be clearly distinguished.

【0084】ミクロには、CVDで堆積したSiO2
中には、SiCの熱酸化膜3より水素やカーボン結合が
多く、Si−O−Si結合距離がSiCの熱酸化膜3よ
り長いので、赤外線吸収スペクトルやラマン分光によっ
ても、明瞭にSiCの熱酸化膜3と上部絶縁膜4とは識
別可能である。
Microscopically, the SiO 2 film deposited by CVD has more hydrogen and carbon bonds than the thermal oxide film 3 of SiC, and the Si—O—Si bond distance is longer than that of the thermal oxide film 3 of SiC. The thermal oxide film 3 of SiC and the upper insulating film 4 can be clearly distinguished also by an infrared absorption spectrum or Raman spectroscopy.

【0085】図1に示すようなSiCの熱酸化膜以外の
種々のSiO2膜等の上部絶縁膜4を、SiCの熱酸化
膜3の上部に形成した積層構造を採用すれば、半導体装
置の仕様として要求される耐圧や表面の安定性を確保し
つつ、SiCの表面モホロジーを良好に維持出来る。
If a laminated structure in which an upper insulating film 4 such as various SiO 2 films other than the thermal oxide film of SiC as shown in FIG. The surface morphology of SiC can be favorably maintained while ensuring the pressure resistance and surface stability required as specifications.

【0086】熱酸化膜3の厚さは2〜50nmであるこ
とが望ましい。特に、5〜20nmの範囲の熱酸化膜3
の厚さが望ましい。熱酸化膜3の厚さが、5nmより薄
い場合は表面研磨やイオン注入法で生じたSiC基板1
表面の損傷領域を除去する効果ならびに表面の異物を除
去する効果が乏しくなる。一方、熱酸化膜3の厚さが、
50nmより厚い場合は過度な熱酸化によりSiC基板
1表面が次第に荒れ、表面モホロジーが低下するという
問題がある。このため、コンタクト抵抗ρcの低減には
上記範囲の熱酸化膜3の厚さが有益な効果をもたらす。
It is desirable that the thickness of thermal oxide film 3 is 2 to 50 nm. In particular, the thermal oxide film 3 in the range of 5 to 20 nm
Is desirable. When the thickness of the thermal oxide film 3 is smaller than 5 nm, the SiC substrate 1 produced by surface polishing or ion implantation is used.
The effect of removing the damaged area on the surface and the effect of removing foreign substances on the surface are poor. On the other hand, when the thickness of the thermal oxide film 3 is
If the thickness is more than 50 nm, there is a problem that the surface of the SiC substrate 1 is gradually roughened due to excessive thermal oxidation, and the surface morphology is reduced. For this reason, the thickness of the thermal oxide film 3 in the above range has a beneficial effect in reducing the contact resistance ρc.

【0087】熱酸化膜3の厚さと上部絶縁膜4の厚さと
を合計したフィールド絶縁膜5の総厚は、100nm〜
3μmであることが望ましい。特に、300nm以上で
あることが望ましい。また、高耐圧の電力用半導体装置
であれば、800nm以上にすれば良い。但し、フィー
ルド絶縁膜5があまり厚くなると、クラック等が発生す
るので、3μm以上は好ましくない。
The total thickness of the field insulating film 5 obtained by adding the thickness of the thermal oxide film 3 and the thickness of the upper insulating film 4 is 100 nm to 100 nm.
It is desirable that the thickness be 3 μm. In particular, it is desirable that the thickness be 300 nm or more. In the case of a power semiconductor device having a high withstand voltage, the thickness may be 800 nm or more. However, if the thickness of the field insulating film 5 is too large, cracks and the like occur, so that the thickness of 3 μm or more is not preferable.

【0088】図1に示す電極膜7は、上部絶縁膜4の第
2の開口部において、加熱反応層8の上部に配置された
Al及びTiの少なくとも一方を含む金属から構成され
ている。この「Al及びTiの少なくとも一方を含む金
属からなる電極膜7」は、(i)下部のTi−Si合金
膜と上部のTi膜とからなる積層膜、(ii)下部のAl
−Si合金膜と上部のAl膜とからなる積層膜、及び
(iii)下部のAl−Ti−Si合金膜と上部のAl−
Ti合金膜とからなる積層膜のいずれかであることが好
ましい。
The electrode film 7 shown in FIG. 1 is made of a metal containing at least one of Al and Ti disposed on the heat reaction layer 8 in the second opening of the upper insulating film 4. The “electrode film 7 made of a metal containing at least one of Al and Ti” includes (i) a laminated film including a lower Ti—Si alloy film and an upper Ti film, and (ii) a lower Al film.
A stacked film composed of a Si alloy film and an upper Al film, and (iii) a lower Al-Ti-Si alloy film and an upper Al film.
It is preferably one of the laminated films composed of a Ti alloy film.

【0089】後述するように、本発明は、(i)Al層
の上にTi層を堆積したAl/Ti積層膜、(ii)Ti
層の上にAl層を堆積したTi/Al積層膜、(iii)
Al−Ti合金膜をp型SiC領域2との反応させ、加
熱反応層8を形成することにより、ショットキー障壁を
極めて低く、且つ障壁の厚さを薄くしている。このこと
に由来して、図1に示す電極膜7は、この加熱反応層8
の生成後の、未反応の金属層及び加熱反応層8を拡散し
てきた金属Siとの化合部からなる積層構造である。即
ち、(i)Al層の上にTi層を堆積したAl/Ti積
層膜においては、熱処理前の下層のAl層が熱処理によ
り加熱反応層8となる。このとき、熱処理前の上層のT
i層においては、加熱反応層を拡散してきた金属Siと
の反応により下部にTi−Si合金膜が生成される。こ
の下部のTi−Si合金膜と上部の未反応のTi膜とか
らなる積層膜で、電極膜7を構成することになる。
As will be described later, the present invention provides (i) an Al / Ti laminated film in which a Ti layer is deposited on an Al layer;
A Ti / Al laminated film in which an Al layer is deposited on the layer, (iii)
By causing the Al-Ti alloy film to react with the p-type SiC region 2 and forming the heating reaction layer 8, the Schottky barrier is extremely low and the thickness of the barrier is reduced. For this reason, the electrode film 7 shown in FIG.
Is a laminated structure composed of a compound part of the unreacted metal layer and the metal Si diffused in the heat-reacted layer 8 after the formation of the metal layer. That is, (i) in the Al / Ti laminated film in which the Ti layer is deposited on the Al layer, the lower Al layer before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment. At this time, the T
In the i-layer, a Ti—Si alloy film is formed at a lower portion by a reaction with the metal Si diffused in the heat reaction layer. The electrode film 7 is constituted by a laminated film including the lower Ti-Si alloy film and the upper unreacted Ti film.

【0090】(ii)Ti層の上にAl層を堆積したTi
/Al積層膜においては、熱処理前のTi層が熱処理に
より加熱反応層8となる。一方、熱処理前のAl層にお
いては、加熱反応層を拡散してきた金属Siとの反応に
より下部にAl−Si合金膜が生成され、上部に未反応
のAl膜が残留する。
(Ii) Ti having an Al layer deposited on the Ti layer
In the / Al laminated film, the Ti layer before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment. On the other hand, in the Al layer before the heat treatment, an Al—Si alloy film is generated in a lower portion by a reaction with the metal Si diffused in the heat reaction layer, and an unreacted Al film remains in an upper portion.

【0091】(iii)Al−Ti合金膜においては、熱
処理前の下部のAl−Ti合金膜が熱処理により加熱反
応層8となり、熱処理前の最上部には未反応のAl−T
i合金膜が残る。そして、加熱反応層8との境界部に
は、加熱反応層を拡散してきた金属Siとの反応により
Al−Ti−Si合金膜が生成される。
(Iii) In the Al—Ti alloy film, the lower Al—Ti alloy film before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment, and the unreacted Al—T
The i-alloy film remains. An Al—Ti—Si alloy film is generated at the boundary with the heating reaction layer 8 by the reaction with the metal Si diffused in the heating reaction layer.

【0092】図2は、Ti層の上にAl層を堆積したT
i/Al積層膜を、1000℃で2分間熱処理した後に
おいて、オージェ電子分光(AES)法を用いて、オー
ミック電極構造体の深さ方向の組成を分析した結果を示
す図である。AES測定時のスパッタリングによるエッ
チング速度は、SiO2換算で13nm/分である。図
2に示すように、最も表面側には、配線導体素片9とし
てのAlが存在する。配線導体素片9の下には、酸素
(O)を含むAlと、その下のSiを含むAlとからな
る電極膜7が存在する。電極膜7の厚さは、スパッタリ
ングによるエッチング速度を考慮すると312nmであ
る。電極膜7の下には、厚さ367nmの加熱反応層8
が存在する。加熱反応層8は、炭素(C)及びSiを含
むTi層である。加熱反応層8の下が、SiC基板1で
ある。
FIG. 2 shows a T layer in which an Al layer is deposited on a Ti layer.
FIG. 9 is a diagram showing the results of analyzing the composition in the depth direction of the ohmic electrode structure using Auger electron spectroscopy (AES) after heat-treating the i / Al laminated film at 1000 ° C. for 2 minutes. The etching rate by sputtering at the time of AES measurement is 13 nm / min in terms of SiO 2 . As shown in FIG. 2, Al as the wiring conductor piece 9 exists at the outermost surface side. Below the wiring conductor piece 9, there is an electrode film 7 made of Al containing oxygen (O) and underlying Al containing Si. The thickness of the electrode film 7 is 312 nm in consideration of the etching rate by sputtering. Under the electrode film 7, a heating reaction layer 8 having a thickness of 367 nm is formed.
Exists. The heat reaction layer 8 is a Ti layer containing carbon (C) and Si. Below the heating reaction layer 8 is the SiC substrate 1.

【0093】CKLL,AlKLL,SiLVVを用い
たターゲット・ファクター・アナリシス(TFA)によ
り、各元素の化学状態を判断すると、Cについては、化
学状態が2成分に分けられ、表面側の成分はTiの分布
と重なる。図示を省略したピーク形状からも、これは、
加熱反応層8におけるTiの炭化物(TiC)であると
推定される。一方、深い方の成分はSiC基板1のSi
Cに起因した成分であると推定される。
When the chemical state of each element is determined by target factor analysis (TFA) using C KLL , Al KLL , and Si LVV , the chemical state of C is divided into two components. Overlaps with the distribution of Ti. From the peak shape not shown,
It is presumed to be Ti carbide (TiC) in the heating reaction layer 8. On the other hand, the deeper component is Si in the SiC substrate 1.
It is estimated that the component is caused by C.

【0094】Alについても化学状態は、2成分に分け
られ、図示を省略したピーク形状からも金属成分と酸化
物成分の存在が推定される。それぞれの成分のプロファ
イルで、酸化物のプロファイルは、Oのプロファイルと
良く一致している。
The chemical state of Al is also divided into two components, and the presence of a metal component and an oxide component is presumed from a peak shape not shown. In the profile of each component, the profile of the oxide is in good agreement with the profile of O.

【0095】Siについては、2成分乃至3成分に分け
られる。プロファイルの分割時は、2成分のフィッティ
ングの方が良好なので、ここで2成分系で考察する。図
示を省略したピーク形状からは、金属成分と炭化物成分
の存在が推定される。金属成分のプロファイルについて
は、表面側は、AlKLLのAl金属成分のプロファイ
ルと良く一致する。TiC層に対応する内部領域では、
Al金属成分のプロファイルとの間に乖離が認められ
る。そこで、図示を省略したスペクトルの形状から化学
状態を判断すると、Al金属成分と対応するスペクトル
との差が認められない。従って、金属成分であると判断
される。このことから、加熱反応層8のTiC層では、
Siが金属状態で存在すると推定される。
Si is divided into two or three components. At the time of dividing the profile, the fitting of two components is better, so here a two-component system will be considered. The presence of the metal component and the carbide component is presumed from the peak shapes not shown. Regarding the profile of the metal component, the surface side matches well with the profile of the Al metal component of Al KLL . In the internal region corresponding to the TiC layer,
A difference is observed between the profile of the Al metal component and the profile of the Al metal component. Therefore, when the chemical state is determined from the shape of the spectrum not shown, no difference between the Al metal component and the corresponding spectrum is recognized. Therefore, it is determined that it is a metal component. From this, in the TiC layer of the heating reaction layer 8,
It is presumed that Si exists in a metallic state.

【0096】また、Ti層以降で認められる成分は、C
(SiC)のプロファイルと良く一致し、ピーク形状か
らもSiC基板1のSiCであると推定される。
The components observed after the Ti layer are C
It matches well with the profile of (SiC), and is presumed to be SiC of the SiC substrate 1 from the peak shape.

【0097】このように、AES測定によれば、Ti/
Al積層膜を、1000℃で2分間熱処理した場合に
は、加熱反応層8は、金属の炭化物(TiC)と金属シ
リコンとを含む固溶体であることが推定出来る。Al/
Ti積層膜を、熱処理した場合には、加熱反応層8は、
AlCと金属シリコンとを含む固溶体となっていると推
定される。この金属の炭化物と金属シリコンとを含む固
溶体からなる加熱反応層8が、金属/半導体接合におけ
るショットキー障壁を極めて低くし、且つ、界面のモホ
ロジーを良好にし、結果として、加熱反応層8を均一に
生成出来ると判断される。
As described above, according to the AES measurement, Ti /
When the Al laminated film is heat-treated at 1000 ° C. for 2 minutes, it can be estimated that the heat reaction layer 8 is a solid solution containing metal carbide (TiC) and metal silicon. Al /
When the Ti laminated film is heat-treated, the heat reaction layer 8 becomes
It is estimated that the solid solution contains AlC and metallic silicon. The heat reaction layer 8 made of a solid solution containing a metal carbide and metal silicon makes the Schottky barrier in the metal / semiconductor junction extremely low, improves the morphology of the interface, and consequently makes the heat reaction layer 8 uniform. Is determined to be generated.

【0098】Ti/Al積層膜或いはAl/Ti積層膜
の一要素のAl膜はSi半導体電子デバイスの配線で多
用されているAl−Si共晶膜に替えることも出来る。
The Al / Ti laminated film or the Al film as an element of the Al / Ti laminated film can be replaced with an Al-Si eutectic film which is frequently used in wiring of Si semiconductor electronic devices.

【0099】図1に示すように、SiC基板1の表面
に、高い表面キャリア(ホール)密度を有するp型Si
C領域2が形成されている。p型SiC領域2は、p型
エピタキシャル膜をメサ状に残した領域2である。p型
SiC領域2の表面キャリア密度は1×1018/cm3
〜5×1021/cm3であることが望ましい。より、好
ましくは1×1018/cm3以上の表面キャリア密度が
望ましい。
As shown in FIG. 1, a p-type Si having a high surface carrier (hole) density is formed on the surface of the SiC substrate 1.
C region 2 is formed. The p-type SiC region 2 is a region 2 in which the p-type epitaxial film is left in a mesa shape. The surface carrier density of the p-type SiC region 2 is 1 × 10 18 / cm 3
Desirably, it is about 5 × 10 21 / cm 3 . More preferably, a surface carrier density of 1 × 10 18 / cm 3 or more is desirable.

【0100】なお、半導体装置の設計により、各主電極
領域及び制御電極に配線導体素片(主電極配線)9を介
して接続される複数のボンディングパッドを、フィール
ド絶縁膜5の上に形成しても良い。そしてこの配線導体
素片(主電極配線)9及びボンディングパッドの上部に
は、酸化膜(SiO)、PSG膜、BPSG膜、窒化
膜(Si)、或いはポリイミド膜等からなるパッ
シベーション膜を形成しても良い。そして、パッシベー
ション膜の一部に複数の電極層を露出するように複数の
開口部(窓部)を設け、ボンディングを可能にすること
が出来る。
By the design of the semiconductor device, a plurality of bonding pads connected to each main electrode region and control electrode via a wiring conductor piece (main electrode wiring) 9 are formed on the field insulating film 5. May be. A passivation film made of an oxide film (SiO 2 ), a PSG film, a BPSG film, a nitride film (Si 3 N 4 ), a polyimide film, or the like is provided on the wiring conductor pieces (main electrode wiring) 9 and the bonding pads. May be formed. Then, a plurality of openings (windows) are provided in a part of the passivation film so as to expose the plurality of electrode layers, thereby enabling bonding.

【0101】次に図3〜図5に示す工程断面図(その1
〜その3)を参照しながら、本発明の第1の実施の形態
に係るオーミック電極構造体の製造工程を説明する。
Next, the process sectional views shown in FIGS.
The manufacturing process of the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to (3).

【0102】(イ)先ず図3(a)に示すように、8°
オフの4H−SiC基板1のSi面表面に、1×1019
/cm3以上の高不純物密度のp型不純物(Al)を添
加した厚さ数100nmのp型エピタキシャル成長層
(p型SiC領域)20をエピタキシャル成長する。続
いて、このp型エピタキシャル成長層(p型SiC領
域)20の上に、厚さ1.2μmのシリコン酸化膜(S
iO2膜)をCVD法で堆積し、周知のフォトリソグラ
フィ法と反応性イオンエッチング(RIE)法等のエッ
チング技術で、p型SiC領域2に対応するエッチング
マスク21を形成する。
(A) First, as shown in FIG.
1 × 10 19 on the Si surface of the off 4H—SiC substrate 1
A p-type epitaxial growth layer (p-type SiC region) 20 having a thickness of several hundred nm to which a p-type impurity (Al) having a high impurity density of / cm 3 or more is added is epitaxially grown. Subsequently, on this p-type epitaxial growth layer (p-type SiC region) 20, a silicon oxide film (S
An iO 2 film is deposited by the CVD method, and an etching mask 21 corresponding to the p-type SiC region 2 is formed by an etching technique such as a well-known photolithography method and a reactive ion etching (RIE) method.

【0103】(ロ)次に、SiO2膜からなるエッチン
グマスク21を使用し、SF6とO2をエッチャントガス
としたRIE法で、図3(b)に示すように、不要なエ
ピタキシャル層を除く。更に、その後、SiO2膜から
なるエッチングマスク21をフッ酸(HF)で全面除去
して、素子分離されたメサ構造のp型SiC領域22を
形成する。なお、p型SiC領域22が、パワーIGT
のドレイン領域として機能する場合は、SiC基板1の
表面の他の場所に、同様な手法で(ドレイン領域2の形
成と同時に)、ドレイン領域2に対向して、ソース領域
としてのp型SiC領域が凸部形状に形成される。この
場合、SiC基板1としては、n型SiC基板、或いは
π型SiC基板を選べば良い。
[0103] Next (b), using an etching mask 21 made of SiO 2 film, the SF 6 and O 2 at the RIE method with the etchant gas, as shown in FIG. 3 (b), the unnecessary epitaxial layer except. Further, thereafter, the etching mask 21 made of the SiO 2 film is entirely removed with hydrofluoric acid (HF) to form a p-type SiC region 22 having a mesa structure in which the element is isolated. Note that the p-type SiC region 22 has a power IGT
In the case where the p-type SiC region serves as a source region, it is opposed to the drain region 2 in the same manner (at the same time as the formation of the drain region 2) at another location on the surface of the SiC substrate 1. Are formed in a convex shape. In this case, an n-type SiC substrate or a π-type SiC substrate may be selected as the SiC substrate 1.

【0104】(ハ)そして、シリコン(Si)プロセス
で周知のRCA洗浄法等の所定の洗浄法を用いて、Si
C基板1を十分清浄化する。RCA洗浄法は、H22
NH 4OH混合液(SC−1)とH22+HCl混合液
(SC−2)による浸漬処理を組み合わせ行う伝統的な
半導体SiC基板1の洗浄法である。そして、図3
(c)に示すように、十分清浄化されたSiC基板1の
表面を、1000℃から1150℃において乾燥酸素雰
囲気で熱酸化し、表面に厚さ5〜40nm熱酸化膜3を
成長する。なお、乾燥酸素雰囲気の代わりに、水蒸気を
用いてもかまわない。乾燥酸素中、雰囲気1150℃で
3時間熱酸化すれば、35〜40nmの熱酸化膜3が得
られる。水蒸気を用いたウェット雰囲気中、1150℃
で2時間熱酸化すれば、30〜35nmの熱酸化膜3が
得られる。水蒸気を用いたウェット雰囲気の熱酸化の場
合は、その後アルゴン(Ar)中で1150℃、30分
程度アニールすることが好ましい。熱酸化膜3を20n
m以下にするためには、酸化温度を下げる若しくは、酸
化時間を短縮すれば良い。パワーIGTの製造工程とし
て考えるならば、ソース領域とドレイン領域2の間のS
iC基板1の表面に形成される熱酸化膜3をゲート酸化
膜として使用することも可能である。
(C) And a silicon (Si) process
Using a predetermined cleaning method such as the RCA cleaning method known in
The C substrate 1 is sufficiently cleaned. RCA cleaning method is HTwoOTwo+
NH FourOH mixture (SC-1) and HTwoOTwo+ HCl mixed solution
Traditional combination of immersion treatment by (SC-2)
This is a method for cleaning the semiconductor SiC substrate 1. And FIG.
As shown in (c), the sufficiently cleaned SiC substrate 1
The surface was dried at 1000 ° C to 1150 ° C in a dry oxygen atmosphere.
Thermally oxidized in an atmosphere to form a 5 to 40 nm thick thermal oxide film 3 on the surface
grow up. Instead of a dry oxygen atmosphere, steam
It may be used. In dry oxygen, atmosphere at 1150 ° C
By performing thermal oxidation for 3 hours, a thermal oxide film 3 having a thickness of 35 to 40 nm is obtained.
Can be 1150 ° C in a wet atmosphere using steam
Thermal oxidation for 2 hours, a thermal oxide film 3 of 30 to 35 nm is formed.
can get. A place for thermal oxidation of wet atmosphere using water vapor
In the case, after that, at 1150 ° C. for 30 minutes in argon (Ar)
Preferably, annealing is performed to a certain degree. 20n thermal oxide film 3
m or less, the oxidation temperature must be lowered or acid
It is only necessary to shorten the conversion time. Power IGT manufacturing process
If it thinks, S between the source region and the drain region 2
Gate oxidation of the thermal oxide film 3 formed on the surface of the iC substrate 1
It can also be used as a membrane.

【0105】(ニ)次に、図4(d)に示すように、熱
酸化膜3の上に、常圧CVD法でSiO2膜からなる上
部絶縁膜4を堆積し、2層構造からなるフィールド絶縁
膜5を形成する。熱酸化膜3の厚さと上部絶縁膜4の厚
さとを合計したフィールド絶縁膜5の総厚を、600n
m〜1.5μm程度にすることが望ましい。仮に、パワ
ーIGTの製造工程として考えるならば、上部絶縁膜4
の堆積前に、ゲート電極の形成をしておけば良い。即
ち、熱酸化膜3の形成後、W、Ti、Mo等の高融点金
属、或いは、これらのシリサイド(WSi,TiSi
,MoSi)等のゲート電極材料を、熱酸化膜3の
上に、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等で堆
積する。そして、フォトリソグラフィ法とRIE法とを
用いて、ゲート電極材料をパターニングし、ソース領域
とドレイン領域2の間のゲート酸化膜3の上にゲート電
極を形成すれば良い。そして、ゲート電極形成後、RC
A洗浄法等でSiC基板1を清浄化する。十分清浄化さ
れたゲート電極及び熱酸化膜3の上に、常圧CVD法で
SiO2膜からなる上部絶縁膜4を堆積し、2層構造か
らなるフィールド絶縁膜5を形成する。
(D) Next, as shown in FIG. 4D, an upper insulating film 4 made of a SiO 2 film is deposited on the thermal oxide film 3 by a normal pressure CVD method to form a two-layer structure. A field insulating film 5 is formed. The total thickness of the field insulating film 5 obtained by adding the thickness of the thermal oxide film 3 and the thickness of the upper insulating film 4 is 600 n
It is desirable to set it to about m to 1.5 μm. If it is considered as a power IGT manufacturing process, the upper insulating film 4
The gate electrode may be formed before the deposition of. That is, after the thermal oxide film 3 is formed, a refractory metal such as W, Ti, or Mo, or a silicide thereof (WSi 2 , TiSi
2 , MoSi 2 ) or the like is deposited on the thermal oxide film 3 by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, or the like. Then, the gate electrode material may be patterned using the photolithography method and the RIE method, and the gate electrode may be formed on the gate oxide film 3 between the source region and the drain region 2. Then, after forming the gate electrode, RC
The SiC substrate 1 is cleaned by A cleaning method or the like. An upper insulating film 4 made of a SiO 2 film is deposited on the sufficiently cleaned gate electrode and thermal oxide film 3 by a normal pressure CVD method to form a field insulating film 5 having a two-layer structure.

【0106】(ホ)次にフィールド酸絶縁膜5の表面に
厚さ1〜2μmのフォトレジスト22をスピンナーを用
いて塗布する。そして、所定のフォトマスク(レティク
ル)を用い、フォトレジスト22を選択的に露光し、現
像することによって開口部6に対応する部分のフォトレ
ジスト22を除去する。続いて、このフォトレジスト2
2のパターンをエッチングマスクとして用い、SiC基
板1をBHF溶液に浸漬し、ウェット・エッチングする
ことで、図4(e)に示すように、フィールド絶縁膜5
に開口部6を形成する。微細な開口部6を形成する時
は、ガスプラズマを用いたドライ・エッチングが好まし
い。例えば、CHF3やCなどをエッチャントと
したRIE法や電子サイクロトロン共鳴イオンエッチン
グ(ECRイオンエッチング)等の種々のドライ・エッ
チングを使用することが出来る。この場合、最初にドラ
イ・エッチングを行い、フィールド絶縁膜5を数10n
m残したところで、ウェット・エッチングに切り換える
ようにする。開口部6をドライ・エッチングで、最後ま
で貫通させると、 1 )SiC基板1の表面が過剰なプラズマエネルギに
よるプラズマ損傷で荒れる、 2)エッチング反応で生成した反応生成物であるハイド
ロ・カーボンがSiC基板1の表面に再付着し、表面を
汚染する という弊害が起こり、後述の加熱反応層の均一生成に大
きな障害になる。更には、コンタクト抵抗ρcを劇的に
増加させる結果となるので好ましくない。
(E) Next, a photoresist 22 having a thickness of 1 to 2 μm is applied to the surface of the field acid insulating film 5 using a spinner. Then, using a predetermined photomask (reticle), the photoresist 22 is selectively exposed to light and developed to remove a portion of the photoresist 22 corresponding to the opening 6. Then, this photoresist 2
Using the pattern No. 2 as an etching mask, the SiC substrate 1 is immersed in a BHF solution and wet-etched to form a field insulating film 5 as shown in FIG.
An opening 6 is formed in the opening. When forming the fine opening 6, dry etching using gas plasma is preferable. For example, various dry etchings such as RIE using CHF 3 or C 2 F 6 as an etchant or electron cyclotron resonance ion etching (ECR ion etching) can be used. In this case, dry etching is performed first, and the field insulating film 5 is reduced to several tens of n.
When m is left, the mode is switched to wet etching. When the opening 6 is completely penetrated by dry etching, 1) the surface of the SiC substrate 1 is roughened by plasma damage due to excessive plasma energy. 2) Hydrocarbon which is a reaction product generated by the etching reaction is SiC. The adverse effect of re-adhering to the surface of the substrate 1 and contaminating the surface occurs, which is a major obstacle to the uniform formation of a heating reaction layer described later. Furthermore, this results in a dramatic increase in the contact resistance ρc, which is not preferable.

【0107】(ヘ)その後、エッチングマスクとしての
フォトレジスト22を残存した状態で、BHF溶液を超
純水で完全に濯ぎ落とした(リンスした)後、乾燥す
る。そして、レジストマスク22が被着した状態のSi
C基板1を、真空蒸着装置のチャンバー中に速やかに据
え付け、直ちに真空排気する。コンタクト・ウインドウ
開口エッチングから真空排気までの大気中放置時間は、
コンタクト抵抗ρcの大小をする極めて重要な因子であ
る。大気中放置時間が長いと、開口部のSiC基板1の
表面に自然酸化膜が生成されたり、望まぬ異物が付着す
る。このため、後述の加熱反応層の均一生成に大きな障
害となり、ひいてはコンタクト抵抗ρcを劇的に増加さ
せるので、5分以内の短時間で行う。そして、真空蒸着
装置のチャンバーをターボ分子ポンプ、クライオポンプ
等で、1.3×10-5Pa未満の圧力まで真空排気
し、図4(f)に示すように、SiC基板1の表面にA
l−Ti系電極膜17を蒸着する。図4(f)に示すよ
うに、開口部の側壁にAl−Ti系電極膜17が付着し
ないようにするためには、オリフィス等を用いて、蒸着
ビームの指向性を向上させて行えば良い。
(F) Then, with the photoresist 22 serving as an etching mask remaining, the BHF solution is completely rinsed off with ultrapure water (rinsed) and then dried. Then, Si in a state where the resist mask 22 is applied
The C substrate 1 is quickly installed in the chamber of the vacuum evaporation apparatus, and is immediately evacuated. The exposure time in the air from contact window opening etching to evacuation is as follows:
This is a very important factor that determines the magnitude of the contact resistance ρc. If the exposure time in the air is long, a natural oxide film is generated on the surface of the SiC substrate 1 in the opening, or undesired foreign matter adheres. For this reason, it becomes a great obstacle to uniform formation of a heat reaction layer described later, and furthermore, the contact resistance ρc is drastically increased. Then, the chamber of the vacuum deposition apparatus is evacuated to a pressure of less than 1.3 × 10 −5 Pa using a turbo molecular pump, a cryopump, or the like, and A is deposited on the surface of the SiC substrate 1 as shown in FIG.
An l-Ti-based electrode film 17 is deposited. As shown in FIG. 4F, in order to prevent the Al—Ti-based electrode film 17 from adhering to the side wall of the opening, the directivity of the deposition beam may be improved using an orifice or the like. .

【0108】(ト)Al−Ti系電極膜17の真空蒸着
後、SiC基板1を真空蒸着装置のチャンバーから取り
出す。続いて、リフトオフ法を用いて、図5(g)に示
すように、開口部のみにAl−Ti系電極膜7が選択的
に埋設された基板構造を得る。即ち、SiC基板1をア
セトンなどの有機溶剤或いは専用のフォトレジスト剥離
液に浸漬させ、SiC基板1表面に残されているフォト
レジスト22を完全に除去すると、フォトレジスト22
の上に被着したAl−Ti系電極膜17もフォトレジス
ト22とともに除かれるので、図5(g)に示すよう
に、開口部のみにAl−Ti系電極膜27が選択的に残
存する。
(G) After vacuum deposition of the Al—Ti-based electrode film 17, the SiC substrate 1 is taken out of the chamber of the vacuum deposition apparatus. Subsequently, a substrate structure in which the Al—Ti-based electrode film 7 is selectively buried only in the opening is obtained as shown in FIG. That is, when the SiC substrate 1 is immersed in an organic solvent such as acetone or a dedicated photoresist stripper, and the photoresist 22 remaining on the surface of the SiC substrate 1 is completely removed, the photoresist 22 is removed.
Since the Al-Ti-based electrode film 17 deposited on the substrate is also removed together with the photoresist 22, the Al-Ti-based electrode film 27 is selectively left only in the opening as shown in FIG.

【0109】(チ)しかる後、SiC基板1を700℃
〜1050℃の非酸化性雰囲気で、短時間(数分程度)
の熱処理を施すと、図5(g)に示すように、Al−T
i系電極膜27とSiC基板1が相互に反応して、両者
の界面領域に加熱反応層8が生成され、加熱反応層とp
型SiCとの間で優れたオーミック特性が実現される。
数分程度の短時間の熱処理を行うためには、赤外線(I
R)ランプ加熱を用いれば良い。ここで「非酸化性雰囲
気」とは酸素(O2)や水(H2O)等の酸素を含む化合
物の気体を含まない雰囲気のことである。具体的には、
超高純度アルゴン(Ar)や超高純度窒素(N2)など
の超高純度不活性ガス雰囲気、或いは、高真空等が、
「非酸化性雰囲気」として好適である。これら熱処理雰
囲気に酸素が僅かでも含まれると、熱処理で表面にAl
やTiの酸化物(=絶縁物)が生じたり、加熱反応層の
形成が阻害されたりするので、酸素及び水の分圧の制御
に関しては、厳重なる管理が必要である。具体的には、
熱処理雰囲気に含まれる酸素及び水の分圧は少なくと
も、1×10-3Pa〜1×10-10Pa程度、望まし
くは、1.×10-5Pa〜1×10-10Pa程度であ
ることが望ましい。超高純度不活性ガス雰囲気中で熱処
理する場合は、ガス配管のベーキングやリークの点検の
他に、脱酸素装置やガス純化装置の採用等の厳重なる管
理が必要である。また、高真空中で熱処理する場合は、
AlやTiはゲッタリング作用があり、厳密には1×1
-8Pa程度の真空中でも表面が酸化するので、クラ
イオパネル等を併用して、酸素及び水の分圧を1×10
-8Pa〜1×10-10Pa程度に制御して、超高真空
下で熱処理をすることが好ましい。Al−Ti系電極膜
27として、Al層の上にTi層を堆積したAl/Ti
積層膜においては、熱処理前の下層のAl層が熱処理に
より加熱反応層8となる。このとき、熱処理前のTi層
は、下部にTi−Si合金膜が生成され、このTi−S
i合金膜と上部の未反応のTi膜との積層膜からなる電
極膜7が加熱反応層8の上に生成される。Al−Ti系
電極膜27として、Ti層の上にAl層を堆積したTi
/Al積層膜においては、熱処理前のTi層が熱処理に
より加熱反応層8となり、熱処理前のAl層は、下部に
Al−Si合金膜が生成され上部に未反応のAl膜が残
留するので、Al−Si/Al層からなる電極膜7が加
熱反応層8の上に生成される。Al−Ti系電極膜27
としてAl−Ti合金膜を用いた場合には、熱処理前の
下部のAl−Ti合金膜が熱処理により加熱反応層8と
なり、熱処理前の最上部には未反応のAl−Ti合金膜
が残る。また、加熱反応層8との境界部には、Al−T
i−Si合金膜が生成されるので、Al−Ti−Si/
Al−Ti層からなる電極膜7が加熱反応層8の上に生
成される。熱反応層8としては、金属の炭化物と金属シ
リコンとを含む固溶体が形成される。
(H) Thereafter, the SiC substrate 1 is heated to 700 ° C.
Short time (about several minutes) in a non-oxidizing atmosphere at 〜101050 ° C.
When heat treatment is performed as shown in FIG.
The i-type electrode film 27 and the SiC substrate 1 react with each other to generate a heating reaction layer 8 in the interface region between the two, and the heating reaction layer 8
Excellent ohmic characteristics are realized with the type SiC.
In order to perform a heat treatment for a short time of about several minutes, an infrared ray (I
R) Lamp heating may be used. Here, the “non-oxidizing atmosphere” refers to an atmosphere that does not contain a gas of a compound containing oxygen such as oxygen (O 2 ) or water (H 2 O). In particular,
An ultra-high-purity inert gas atmosphere such as ultra-high-purity argon (Ar) or ultra-high-purity nitrogen (N 2 ) or a high vacuum
It is suitable as a “non-oxidizing atmosphere”. If even a small amount of oxygen is contained in these heat treatment atmospheres,
Oxide and Ti oxides (= insulators) are formed, and the formation of the heat reaction layer is hindered. Therefore, strict control is required for controlling the partial pressures of oxygen and water. In particular,
The partial pressures of oxygen and water contained in the heat treatment atmosphere are at least about 1 × 10 −3 Pa to 1 × 10 −10 Pa, preferably 1. × is desirably 10 -5 Pa to 1 × about 10 -10 Pa. When heat treatment is performed in an ultra-high-purity inert gas atmosphere, strict control such as the use of a deoxidizer or a gas purifier is required in addition to baking of gas pipes and inspection of leaks. When heat treatment is performed in a high vacuum,
Al and Ti have a gettering action, strictly speaking, 1 × 1
Since the surface oxidizes even in a vacuum of about 0 −8 Pa, the partial pressure of oxygen and water is reduced to 1 × 10
It is preferable to perform heat treatment under an ultra-high vacuum while controlling the pressure to about -8 Pa to 1 × 10 −10 Pa. Al / Ti in which a Ti layer is deposited on an Al layer as the Al-Ti-based electrode film 27
In the laminated film, the lower Al layer before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment. At this time, a Ti-Si alloy film is formed below the Ti layer before the heat treatment.
An electrode film 7 composed of a laminated film of an i-alloy film and an unreacted Ti film on the upper side is formed on the heat reaction layer 8. As the Al-Ti-based electrode film 27, Ti in which an Al layer is deposited on a Ti layer
In the / Al laminated film, the Ti layer before the heat treatment becomes the heat-reactive layer 8 by the heat treatment, and the Al layer before the heat treatment forms an Al-Si alloy film at a lower portion and an unreacted Al film remains at an upper portion. An electrode film 7 made of an Al—Si / Al layer is generated on the heat reaction layer 8. Al-Ti based electrode film 27
When an Al—Ti alloy film is used as the heat treatment, the lower Al—Ti alloy film before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment, and an unreacted Al—Ti alloy film remains at the uppermost portion before the heat treatment. Further, at the boundary with the heating reaction layer 8, Al-T
Since an i-Si alloy film is generated, Al-Ti-Si /
An electrode film 7 made of an Al—Ti layer is generated on the heat reaction layer 8. As thermal reaction layer 8, a solid solution containing metal carbide and metal silicon is formed.

【0110】(リ)加熱反応層8の形成後に、図5
(i)に示すように、SiC基板11全面にAl等の導
体膜19を蒸着する。そして、フォトリソグラフィ法と
RIE等のエッチング技術でパターニングして、図1に
示すような配線導体素片9を形成すれば、本発明の第1
の実施の形態に係るオーミック電極構造体が完成する。
この配線導体素片9が、ドレイン電極配線(主電極配
線)であれば、同様に、ドレイン領域2に対向して配置
されたソース領域に対しても、ソース電極配線(主電極
配線が接続され、パワーIGTが完成する(ソース電極
側のオーミック電極も、ドレイン電極側と全く同一工程
で、同時に形成可能である。)。なお、パターニングの
際のエッチャント(=エッチング液或いはエッチングガ
ス)がAl−Ti系電極膜7を侵す時は、Al等の導体
膜19は必ずAl−Ti系電極膜7を覆うように配設す
る構成とすれば良い。
(I) After the formation of the heating reaction layer 8, FIG.
As shown in (i), a conductor film 19 such as Al is deposited on the entire surface of the SiC substrate 11. Then, patterning is performed by a photolithography method and an etching technique such as RIE to form the wiring conductor element 9 as shown in FIG.
The ohmic electrode structure according to the embodiment is completed.
If the wiring conductor piece 9 is a drain electrode wiring (main electrode wiring), similarly, the source electrode wiring (main electrode wiring is connected to the source region arranged opposite to the drain region 2). (The ohmic electrode on the source electrode side can be formed simultaneously with the drain electrode side in exactly the same process.) The etchant (= etching solution or etching gas) used for patterning is Al-. When the Ti-based electrode film 7 is affected, the conductor film 19 of Al or the like may be provided so as to cover the Al-Ti-based electrode film 7 without fail.

【0111】本発明の第1の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体の効果を厳密に評価するために、線型伝送
線路モデル(リニアTLM)評価法を用いて、コンタク
ト抵抗ρcを測定した。リニアTLM評価法において
は、先ず、長方形の素子分離領域(ここではn型領域)
の長辺方向に、コンタクト間隔を変化させながら、方形
のコンタクトを横一列に並べた構造のリニアTLMコン
タクト群を用意する。そして、隣接する2つのコンタク
ト間の電流−電圧特性から抵抗を求める。リニアTLM
評価法では、この抵抗をコンタクト間隔の関数として整
理し、これを直線近似して数式処理を行い、最終的に厳
密なコンタクト抵抗ρcを求める。
In order to strictly evaluate the effect of the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention, the contact resistance ρc was measured using a linear transmission line model (linear TLM) evaluation method. In the linear TLM evaluation method, first, a rectangular element isolation region (here, an n-type region)
A linear TLM contact group having a structure in which rectangular contacts are arranged in a horizontal row while changing the contact interval in the long side direction is prepared. Then, a resistance is obtained from a current-voltage characteristic between two adjacent contacts. Linear TLM
In the evaluation method, this resistance is arranged as a function of the contact interval, which is linearly approximated and subjected to mathematical processing to finally obtain a strict contact resistance ρc.

【0112】評価した試料の構成は次の通りである。p
型エピタキシャル層の厚さと不純物密度はそれぞれ80
0nm、1.2×1019/cm3(Alドープ)であ
る。Al−Ti系電極膜7はTi(50nm厚)/Al
(300nm厚)積層膜で構成されている。フィールド
絶縁膜5を構成する熱酸化膜3は、1100℃ドライ酸
化膜(10nm厚)で、その上の上部絶縁膜4は、常圧
CVDで成膜したSiO 2膜(400nm厚)である。
加熱反応層8を形成するための熱処理温度及び熱処理時
間、熱処理雰囲気はそれぞれ1000℃、5分、純Ar
雰囲気である。TLMパターンを構成するコンタクト群
のコンタクト幅及び長さはそれぞれ200μm,100
μm、コンタクト間隔L=6,10,15,20,2
5,30μmである。
The composition of the sample evaluated was as follows. p
The thickness of the epitaxial layer and the impurity density are 80
0 nm, 1.2 × 1019/ CmThree(Al-doped)
You. The Al—Ti-based electrode film 7 is made of Ti (50 nm thick) / Al
(Thickness: 300 nm). field
The thermal oxide film 3 constituting the insulating film 5 is made of dry acid at 1100 ° C.
Film (10 nm thick), and the upper insulating film 4 thereon is
SiO deposited by CVD TwoIt is a film (400 nm thick).
Heat treatment temperature and heat treatment for forming heat reaction layer 8
And heat treatment atmosphere were 1000 ° C. for 5 minutes, pure Ar
Atmosphere. Contacts that make up the TLM pattern
Are 200 μm and 100 μm, respectively.
μm, contact interval L = 6, 10, 15, 20, 2
5, 30 μm.

【0113】図6はコンタクト間隔をパラメータにし
て、隣接するコンタクト電極間の電流−電圧特性を示し
ている。原点を通る直線が得られていることから、TL
Mパターンを構成するすべての電極でオーミック・コン
タクトが得られているのが判る。図6の直線の傾きから
求めたコンタクト電極間の抵抗と距離の関係をプロット
すると図7のようになる。データはバラツキの少ない1
直線近似され、TLM法によりコンタクト抵抗ρc=
9.5×10-7Ωcm2が得られる。他の条件を同じに
して、Ti/Al積層電極膜の替わりに、Al(150
nm厚)/Ti(15nm厚)積層電極膜を用いた場合
にはρc=7.0×10-6Ωcm2が得られる。また、
Al−Ti合金を用いた場合は、ρc=9.0×10-6
Ωcm2が得られる。
FIG. 6 shows current-voltage characteristics between adjacent contact electrodes using the contact interval as a parameter. Since a straight line passing through the origin is obtained, TL
It can be seen that ohmic contacts are obtained with all the electrodes constituting the M pattern. FIG. 7 is a plot of the relationship between the resistance and the distance between the contact electrodes obtained from the inclination of the straight line in FIG. Data has little variation 1
Linear approximation and contact resistance ρc =
9.5 × 10 −7 Ωcm 2 is obtained. Under the same other conditions, instead of the Ti / Al laminated electrode film, Al (150
When a laminated electrode film of (nm thickness) / Ti (15 nm thickness) is used, ρc = 7.0 × 10 −6 Ωcm 2 is obtained. Also,
When an Al-Ti alloy is used, ρc = 9.0 × 10 −6
Ωcm 2 is obtained.

【0114】本発明の第1の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体の製造方法において、熱処理温度は、90
0℃以上が好ましい。上記のTi/Al積層電極膜から
なるTLMパターンを用いたコンタクト抵抗ρcの測定
によれば、熱処理温度700℃では、ρc=1.2×1
-2Ωcm2、熱処理温度800℃では、ρc=1.3
×10-3Ωcm2、熱処理温度900℃では、ρc=
4.3×10-6Ωcm2であり、熱処理温度1000℃
では、上述したように、ρc=9.5×10-7Ωcm2
が得られたからである。
In the method of manufacturing the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention, the heat treatment temperature is 90
0 ° C. or higher is preferred. According to the measurement of the contact resistance ρc using the TLM pattern composed of the Ti / Al laminated electrode film, ρc = 1.2 × 1 at the heat treatment temperature of 700 ° C.
At 0 −2 Ωcm 2 and a heat treatment temperature of 800 ° C., ρc = 1.3
× 10 −3 Ωcm 2 , at a heat treatment temperature of 900 ° C., ρc =
4.3 × 10 −6 Ωcm 2 , heat treatment temperature 1000 ° C.
Then, as described above, ρc = 9.5 × 10 −7 Ωcm 2
Is obtained.

【0115】また、上記のTi/Al積層電極膜を用い
たコンタクト抵抗ρcの測定において、Alの膜厚を3
00nmと一定にして、Tiを10nm,20nm、5
0nm,100nmと振ってみたときのコンタクト抵抗
ρcは100nmが最も低く、50nmで一桁上昇(悪
化)し、20nm,10nmと緩やかに高くなる。従っ
て、Tiの膜厚は、50nm以上が好ましい。より好ま
しくは、100nm〜300nmの値を選ぶと良い。
In the measurement of the contact resistance ρc using the Ti / Al laminated electrode film, the thickness of the Al
00 nm, Ti was set to 10 nm, 20 nm, 5
When the contact resistance ρc is changed to 0 nm or 100 nm, the contact resistance ρc is the lowest at 100 nm, increases (deteriorates) by one digit at 50 nm, and gradually increases to 20 nm and 10 nm. Therefore, the thickness of Ti is preferably 50 nm or more. More preferably, a value of 100 nm to 300 nm is preferably selected.

【0116】このように本発明の第1の実施の形態に係
るオーミック電極構造体は、10-6Ωcm2台或いはこ
れ以下の実用的なコンタクト抵抗ρcを達成している。
この結果、p型SiCに対するオーミック・コンタクト
におけるコンタクト抵抗ρcが高い、或いは単純化され
た構成で現実のSiC電子デバイスの製造に適用出来な
い、というSiC電子デバイスの従来技術における問題
点を解決している。
As described above, the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention achieves a practical contact resistance ρc of 10 −6 Ωcm 2 or less.
As a result, the problem in the prior art of the SiC electronic device that the contact resistance ρc in the ohmic contact to the p-type SiC is high or cannot be applied to the production of an actual SiC electronic device with a simplified configuration is solved. I have.

【0117】(第2の実施の形態)図8に示す本発明の
第2の実施の形態に係るオーミック電極構造体の特徴
は、SiC基板1に選択的なイオン注入法でp型SiC
領域32を構成した点である。即ち、本発明の第2の実
施の形態に係るオーミック電極構造体は、SiC基板
1、SiC基板1の表面に選択的に形成されたp型Si
C領域32、このp型SiC領域32の表面の一部に形
成された加熱反応層8、SiC基板1とp型SiC領域
32との界面を覆う熱酸化膜3、熱酸化膜3の表面に配
置された上部絶縁膜4、加熱反応層8の上部に配置され
た電極膜7とを少なくとも有する。p型SiC領域32
は、半導体装置、特に半導体電子デバイスの主電極領域
として機能する。
(Second Embodiment) The characteristic of the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 8 is that p-type SiC
This is the point that the region 32 is configured. That is, the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention includes a SiC substrate 1 and a p-type Si selectively formed on the surface of the SiC substrate 1.
C region 32, heat reaction layer 8 formed on part of the surface of p-type SiC region 32, thermal oxide film 3 covering the interface between SiC substrate 1 and p-type SiC region 32, At least the upper insulating film 4 disposed and the electrode film 7 disposed on the heating reaction layer 8 are provided. p-type SiC region 32
Functions as a main electrode region of a semiconductor device, particularly a semiconductor electronic device.

【0118】熱酸化膜3と、上部絶縁膜4との積層構造
により、フィールド絶縁膜5を構成している。更に、電
極膜7に電気的に接続するように、フィールド絶縁膜5
の上には、配線導体素片9が形成されている。配線導体
素片9は図8に示すオーミック・コンタクトを他の部位
と結線する配線部材であり、半導体装置の主電極配線と
して機能する。従って、設計にもよるが、配線導体素片
9は所定のボンディングパッドにまで接続される主電極
配線でも良い。この配線導体素片9には、周知のAl、
Al−Si共晶、Al−Cu−Si共晶、Cu、Ti−
W合金などが用いられる。
The field insulating film 5 has a laminated structure of the thermal oxide film 3 and the upper insulating film 4. Further, the field insulating film 5 is electrically connected to the electrode film 7.
A wiring conductor piece 9 is formed on the top. The wiring conductor piece 9 is a wiring member for connecting the ohmic contact shown in FIG. 8 to another portion, and functions as a main electrode wiring of the semiconductor device. Therefore, depending on the design, the wiring conductor piece 9 may be a main electrode wiring connected to a predetermined bonding pad. This wiring conductor element 9 includes well-known Al,
Al-Si eutectic, Al-Cu-Si eutectic, Cu, Ti-
W alloy or the like is used.

【0119】加熱反応層8は、p型SiC領域32の表
面の一部から内部に進入すると同時に、p型SiC領域
32の表面から上方に突出して形成されている。熱酸化
膜3は、加熱反応層8が貫通する第1の開口部を有し、
且つSiC基板1とp型SiC領域32との界面を覆う
ように、SiC基板1とp型SiC領域32の表面に接
して配置されている。上部絶縁膜4は、熱酸化膜3とは
組成若しくは密度の異なる絶縁膜であって、第1の開口
部に連続した第2の開口部を有している。図8に示すよ
うに、電極膜7の最上部の位置は、第2の開口部の内部
に存在する。第1及び第2の開口部は共通の開口部6を
構成している。
The heat reaction layer 8 is formed so as to enter from a part of the surface of the p-type SiC region 32 and at the same time to protrude upward from the surface of the p-type SiC region 32. The thermal oxide film 3 has a first opening through which the heat reaction layer 8 penetrates,
Further, it is arranged in contact with the surfaces of SiC substrate 1 and p-type SiC region 32 so as to cover the interface between SiC substrate 1 and p-type SiC region 32. The upper insulating film 4 is an insulating film having a different composition or density from the thermal oxide film 3 and has a second opening continuous with the first opening. As shown in FIG. 8, the uppermost position of the electrode film 7 exists inside the second opening. The first and second openings constitute a common opening 6.

【0120】本発明の第1の実施の形態で定義したよう
に、第2の実施の形態に係るオーミック電極構造体にお
いて、「熱酸化膜3とは組成の異なる絶縁膜」とは、P
SG膜、BSG、BPSG或いはSi34膜等の絶縁膜
の意である。また、「熱酸化膜3とは密度の異なる絶縁
膜」とは、熱酸化膜以外の方法、例えば、CVD法、ス
パッタリング法、真空蒸着法等で堆積したSiO2膜等
の絶縁膜が該当する。図8に示すSiCの熱酸化膜3
は、Si熱酸化膜よりは劣るが、Si熱酸化膜に近いS
iO2膜である。熱酸化膜とその他の方法で堆積したS
iO2膜とでは密度が違うので断面を高分解能SEM観
察すると境界が見える。また、SiCの熱酸化膜3と上
部絶縁膜4とは、絶縁破壊電界強度、BHF溶液に対す
るエッチング速度、赤外線吸収スペクトルやラマン分光
スペクトルを測定すれば、明瞭に識別可能である。
As defined in the first embodiment of the present invention, in the ohmic electrode structure according to the second embodiment, "an insulating film having a composition different from that of the thermal oxide film 3"
An insulating film such as an SG film, BSG, BPSG, or Si 3 N 4 film. The “insulating film having a density different from that of the thermal oxide film 3” corresponds to an insulating film such as a SiO 2 film deposited by a method other than the thermal oxide film, for example, a CVD method, a sputtering method, or a vacuum evaporation method. . Thermal oxide film 3 of SiC shown in FIG.
Is inferior to the Si thermal oxide film, but close to the Si thermal oxide film.
It is an iO 2 film. Thermal oxide film and other deposited S
Since the density is different from that of the iO 2 film, a boundary is visible when the cross section is observed with a high-resolution SEM. The thermal oxide film 3 of SiC and the upper insulating film 4 can be clearly distinguished by measuring the breakdown electric field strength, the etching rate with respect to a BHF solution, the infrared absorption spectrum, and the Raman spectrum.

【0121】熱酸化膜3の厚さは2〜50nmであるこ
とが望ましい。特に、5〜20nmの範囲の熱酸化膜3
の厚さが望ましい。第1の実施の形態で説明したように
熱酸化膜3の厚さが、5nmより薄い場合は表面研磨や
イオン注入法で生じたSiC基板1表面の損傷領域を除
去する効果ならびに表面の異物を除去する効果が乏しく
なる。一方、熱酸化膜3の厚さが、50nmより厚い場
合は過度な熱酸化によりSiC基板1表面が次第に荒
れ、表面モホロジーが低下するからである。
It is desirable that the thickness of thermal oxide film 3 is 2 to 50 nm. In particular, the thermal oxide film 3 in the range of 5 to 20 nm
Is desirable. As described in the first embodiment, when the thickness of the thermal oxide film 3 is less than 5 nm, the effect of removing the damaged region on the surface of the SiC substrate 1 caused by the surface polishing or the ion implantation method and the removal of foreign matter on the surface are reduced. The removal effect is poor. On the other hand, if the thickness of the thermal oxide film 3 is larger than 50 nm, the surface of the SiC substrate 1 is gradually roughened due to excessive thermal oxidation, and the surface morphology is reduced.

【0122】熱酸化膜3の厚さと上部絶縁膜4の厚さと
を合計したフィールド絶縁膜5の総厚は、100nm〜
3μmであることが望ましい。特に、300nm以上で
あることが望ましい。また、高耐圧の電力用半導体装置
であれば、800nm以上にすれば良い。但し、フィー
ルド絶縁膜5があまり厚くなると、クラック等が発生す
るので、3μm以上は好ましくない。
The total thickness of the field insulating film 5 obtained by adding the thickness of the thermal oxide film 3 and the thickness of the upper insulating film 4 is 100 nm to 100 nm.
It is desirable that the thickness be 3 μm. In particular, it is desirable that the thickness be 300 nm or more. In the case of a power semiconductor device having a high withstand voltage, the thickness may be 800 nm or more. However, if the thickness of the field insulating film 5 is too large, cracks and the like occur, so that the thickness of 3 μm or more is not preferable.

【0123】図8に示すようなSiCの熱酸化膜以外の
種々のSiO2膜等の上部絶縁膜4を、SiCの熱酸化
膜3の上部に形成した積層構造を採用すれば、半導体装
置の仕様として要求される耐圧や表面の安定性を確保し
つつ、SiCの表面モホロジーを良好に維持出来る。
If a laminated structure in which an upper insulating film 4 such as various SiO 2 films other than the SiC thermal oxide film shown in FIG. 8 is formed on the SiC thermal oxide film 3 is adopted, The surface morphology of SiC can be favorably maintained while ensuring the pressure resistance and surface stability required as specifications.

【0124】図8に示す電極膜7は、上部絶縁膜4の第
2の開口部において、加熱反応層8の上部に配置された
Al及びTiの少なくとも一方を含む金属から構成され
ている。第1の実施の形態で説明したように、この「A
l及びTiの少なくとも一方を含む金属からなる電極膜
7」は、下部のTi−Si合金膜と上部のTi膜とから
なる積層膜、下部のAl−Si合金膜と上部のAl膜と
からなる積層膜、及び下部のAl−Ti−Si合金膜と
上部のAl−Ti合金膜とからなる積層膜のいずれかで
あることが好ましい。また、熱反応層8は、金属の炭化
物と金属シリコンとを含む固溶体であることが好まし
い。この金属の炭化物と金属シリコンとを含む固溶体か
らなる加熱反応層8が、金属/半導体接合におけるショ
ットキー障壁を極めて低くし、且つ、界面のモホロジー
を良好にし、結果として、加熱反応層8を均一に生成出
来ると判断される。Ti/Al積層膜或いはAl/Ti
積層膜の一要素のAl膜はSi半導体電子デバイスの配
線で多用されているAl−Si共晶膜等に替えることも
出来る。
The electrode film 7 shown in FIG. 8 is made of a metal containing at least one of Al and Ti disposed above the heat reaction layer 8 in the second opening of the upper insulating film 4. As described in the first embodiment, this “A
The electrode film 7 made of a metal containing at least one of l and Ti includes a laminated film including a lower Ti-Si alloy film and an upper Ti film, and a lower Al-Si alloy film and an upper Al film. It is preferable to use one of a stacked film and a stacked film including a lower Al-Ti-Si alloy film and an upper Al-Ti alloy film. Further, thermal reaction layer 8 is preferably a solid solution containing metal carbide and metal silicon. The heat reaction layer 8 made of a solid solution containing a metal carbide and metal silicon makes the Schottky barrier in the metal / semiconductor junction extremely low, improves the morphology of the interface, and consequently makes the heat reaction layer 8 uniform. Is determined to be generated. Ti / Al laminated film or Al / Ti
The Al film, which is one element of the laminated film, can be replaced with an Al-Si eutectic film which is frequently used in wiring of Si semiconductor electronic devices.

【0125】図8に示すように、SiC基板1の表面
に、高い表面キャリア(ホール)密度を有するp型Si
C領域32が形成されている。イオン注入法は、第1の
実施の形態に係るエピタキシャルp型SiC領域2の場
合よりも高不純物密度のp型SiC領域32が形成出来
るのが利点である。p型SiC領域32の表面キャリア
密度(表面正孔密度)は少なくとも1×1017/cm3
以上、好ましくは1×1018/cm3以上であることが
望ましい。
As shown in FIG. 8, a p-type Si having a high surface carrier (hole) density is formed on the surface of the SiC substrate 1.
C region 32 is formed. The ion implantation method has an advantage that the p-type SiC region 32 having a higher impurity density can be formed than the epitaxial p-type SiC region 2 according to the first embodiment. The surface carrier density (surface hole density) of the p-type SiC region 32 is at least 1 × 10 17 / cm 3.
As described above, it is desirable that the density be 1 × 10 18 / cm 3 or more.

【0126】SiC基板1の導電型や不純物密度は、本
発明の第2の実施の形態に係るオーミック電極構造体を
利用する半導体装置の設計仕様によって異なる。更に、
SiC基板1の表面に、p型SiC領域32よりも平面
面積の大きく、拡散深さの深い他の半導体領域をウェル
形状に配置し、その内部の表面にp型SiC領域32を
形成しても良い。例えば、pnp型バイポーラトランジ
スタであれば、コレクタ領域となるp型SiC基板1の
表面に、n型SiC領域からなるベース領域を形成し、
このベース領域の内部に、エミッタ領域としてのp型S
iC領域32を形成しても良い。この場合、コレクタ領
域となる低不純物密度のp型SiC基板1の代わりに真
性半導体(i型)のSiC基板1を用い、i型SiC基
板1の裏面(若しくは表面の一部)に高不純物密度のp
型SiC領域からなるコレクタ領域を形成しても良い。
The conductivity type and impurity density of the SiC substrate 1 differ depending on the design specifications of the semiconductor device using the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention. Furthermore,
Another semiconductor region having a larger plane area and a larger diffusion depth than the p-type SiC region 32 on the surface of the SiC substrate 1 is arranged in a well shape, and the p-type SiC region 32 is formed on the inner surface thereof. good. For example, in the case of a pnp-type bipolar transistor, a base region made of an n-type SiC region is formed on the surface of a p-type SiC substrate 1 serving as a collector region,
A p-type S as an emitter region is provided inside the base region.
The iC region 32 may be formed. In this case, an intrinsic semiconductor (i-type) SiC substrate 1 is used instead of the low impurity density p-type SiC substrate 1 serving as a collector region, and a high impurity density P
A collector region composed of a type SiC region may be formed.

【0127】GTOサイリスタ等のサイリスタであれ
ば、pベース領域となるp型SiC基板1の表面に、n
型SiC領域からなるnベース領域を形成し、このnベ
ース領域の内部に、アノード領域としてのp型SiC領
域32を形成可能である。この場合、pベース領域とな
るp型SiC基板1の裏面には、カソード領域としての
n型SiC領域が形成される。一方、nチャネルの接合
型FETや接合型SITでは、チャネル領域として機能
するn型SiC基板1の表面に、ソース領域としてのp
型SiC領域32を形成可能である。また、nチャネル
のSIサイリスタでは、チャネル領域として機能するn
型SiC基板1の表面に、アノード領域としてのp型S
iC領域32を形成可能である。
In the case of a thyristor such as a GTO thyristor, the surface of a p-type SiC substrate 1 serving as a p base region is provided with n
It is possible to form an n base region composed of a type SiC region, and form a p type SiC region 32 as an anode region inside the n base region. In this case, an n-type SiC region as a cathode region is formed on the back surface of p-type SiC substrate 1 serving as a p-base region. On the other hand, in an n-channel junction FET or junction SIT, a p-type source region is formed on the surface of an n-type SiC substrate 1 functioning as a channel region.
The type SiC region 32 can be formed. In the case of an n-channel SI thyristor, n
P-type S as an anode region
The iC region 32 can be formed.

【0128】pチャネルのパワーIGTでは、ドリフト
領域として機能するp型SiC基板1の表面に、ドレイ
ン領域としてのp型SiC領域32を形成可能である。
この場合、ソース領域としてのp型SiC領域32が、
p型SiC基板1の表面に形成されたnボディ領域に形
成される。nチャネルのIGBTでは、ドリフト領域と
して機能するn型SiC基板(或いはν型SiC基板)
1の表面に、コレクタ領域としての高不純物密度のp型
SiC領域32を形成可能である。この場合、エミッタ
領域としての他のn型SiC領域が、n型(或いはν
型)SiC基板1の表面に形成されたpボディ領域に形
成される。本発明の第2の実施の形態に係るオーミック
電極構造体は、これら種々の半導体電子デバイスの主電
極領域として機能するp型SiC領域32に適用可能で
ある。
In a p-channel power IGT, a p-type SiC region 32 as a drain region can be formed on the surface of a p-type SiC substrate 1 functioning as a drift region.
In this case, the p-type SiC region 32 as a source region is
It is formed in an n-body region formed on the surface of p-type SiC substrate 1. In an n-channel IGBT, an n-type SiC substrate (or a ν-type SiC substrate) functioning as a drift region
A p-type SiC region 32 having a high impurity density as a collector region can be formed on the surface of the substrate 1. In this case, the other n-type SiC region as an emitter region is n-type (or ν
(Type) It is formed in a p-body region formed on the surface of the SiC substrate 1. The ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention is applicable to the p-type SiC region 32 functioning as a main electrode region of these various semiconductor electronic devices.

【0129】次に、図9〜図11に示す工程断面図(そ
の1〜その3)を参照しながら本発明の第2の実施の形
態に係るオーミック電極構造体の製造工程を説明する。
Next, the manufacturing process of the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the process sectional views (Nos. 1 to 3) shown in FIGS.

【0130】(イ)先ず、厚さ約1.5μmのSiO2
膜33を、CVD法で4H−SiC基板1の表面全面に
堆積し、その上にフォトレジスト34をスピンコートす
る。そして、図9(a)に示すように、p型SiC領域
形成予定領域の上に堆積したSiO2膜33を周知のフ
ォトリソグラフィ法とウェット・エッチング技術で選択
的に除去し、イオン注入マスク膜33を形成する。
(A) First, SiO 2 having a thickness of about 1.5 μm
A film 33 is deposited on the entire surface of the 4H-SiC substrate 1 by a CVD method, and a photoresist 34 is spin-coated thereon. Then, as shown in FIG. 9A, the SiO 2 film 33 deposited on the region where the p-type SiC region is to be formed is selectively removed by a well-known photolithography method and a wet etching technique. 33 are formed.

【0131】(ロ)そして、図9(b)に示すように、
イオン注入マスク膜33の上に、再びCVD法で薄いS
iO2膜からなるイオン注入スルー膜35を全面に堆積
する。イオン注入スルー膜35は、後述のイオン注入時
の射影飛程(深さ)Rを調節するための膜である。イ
オン注入スルー膜35を堆積した後、SiC基板1全面
27Al11(ホウ素)などのp型不純物イ
オンを、少なくともSiC基板1の表面の不純物密度が
1×1020/cm3以上になり、且つ、SiC基板1の
結晶性を損なわないようにイオン注入する。p型不純物
イオンとしての 27Alを、SiC基板1にイオン注
入する場合の条件の一例を示すと、750℃に加熱した
SiC基板1に、次のようにドーズ量Φ/加速エネルギ
ーEACを変えながら多段注入する: 第1イオン注入Φ=0.9×1015cm-2/EAC=3
0KeV; 第2イオン注入Φ=51.2×1015cm-2/EAC
60KeV; 第3イオン注入Φ=1.5×1015cm-2/EAC=1
00KeV; 第4イオン注入Φ=2.4×1015cm-2/EAC=1
50KeV; 第5イオン注入Φ=3.0×1015cm-2/EAC=1
90KeV。
(B) Then, as shown in FIG.
On the ion implantation mask film 33, a thin S
iOTwoIon implantation through film 35 consisting of a film is deposited on the entire surface
I do. The ion implantation through film 35 is used for ion implantation described later.
Projected range (depth) RpIt is a membrane for adjusting. I
After depositing the on-implantation through film 35, the entire surface of the SiC substrate 1 is
To27Al+And11B+P-type impurities such as (boron)
Is turned on, at least the impurity density on the surface of the SiC substrate 1 is reduced.
1 × 1020/ CmThreeThe above, and of the SiC substrate 1
Ions are implanted so as not to lose crystallinity. p-type impurity
As an ion 27Al+Into the SiC substrate 1
As an example of the conditions for the introduction, the heating was performed at 750 ° C.
A dose amount Φ / acceleration energy is applied to the SiC substrate 1 as follows.
ー EACImplantation at different stages: First ion implantation Φ = 0.9 × 10Fifteencm-2/ EAC= 3
0 KeV; second ion implantation Φ = 51.2 × 10Fifteencm-2/ EAC=
60 KeV; third ion implantation Φ = 1.5 × 10Fifteencm-2/ EAC= 1
00 KeV; fourth ion implantation Φ = 2.4 × 10Fifteencm-2/ EAC= 1
50 KeV; fifth ion implantation Φ = 3.0 × 10Fifteencm-2/ EAC= 1
90 KeV.

【0132】(ハ)5段の多段イオン注入が終了したと
ころで、イオン注入マスク膜33とイオン注入スルー膜
35をフッ酸(HF)で全面除去する。そして、常圧A
r雰囲気で1700℃1分の急速加熱処理を行うと、イ
オン注入された27Alが活性化されて、図9(c)
に示すように、高不純物密度を有するp型SiC領域3
2が選択的に形成される。
(C) When the five-stage multi-stage ion implantation is completed, the ion implantation mask film 33 and the ion implantation through film 35 are entirely removed with hydrofluoric acid (HF). And normal pressure A
When a rapid heat treatment at 1700 ° C. for 1 minute is performed in an r atmosphere, ion-implanted 27 Al + is activated, and FIG.
As shown in FIG. 3, a p-type SiC region 3 having a high impurity density
2 are selectively formed.

【0133】(ニ)ここから後の工程は、第1の実施の
形態の製造工程で説明した図3(c)以下の工程とほぼ
同様である。即ち、RCA洗浄法等のSiC基板1洗浄
法を用いて、SiC基板1を十分清浄化する。そして、
図10(d)に示すように、十分清浄化されたSiC基
板1の表面を、乾燥酸素雰囲気で熱酸化し、表面に、厚
さ5〜20nmの熱酸化膜3を成長する。
(D) The subsequent steps are almost the same as the steps shown in FIG. 3C and thereafter described in the manufacturing steps of the first embodiment. That is, the SiC substrate 1 is sufficiently cleaned by using the SiC substrate 1 cleaning method such as the RCA cleaning method. And
As shown in FIG. 10D, the surface of the sufficiently cleaned SiC substrate 1 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere, and a thermal oxide film 3 having a thickness of 5 to 20 nm is grown on the surface.

【0134】(ホ)次に、図10(e)に示すように、
熱酸化膜3の上に、常圧CVD法でSiO2膜からなる
上部絶縁膜4を堆積し、2層構造からなるフィールド絶
縁膜5を形成する。
(E) Next, as shown in FIG.
An upper insulating film 4 made of a SiO 2 film is deposited on the thermal oxide film 3 by a normal pressure CVD method to form a field insulating film 5 having a two-layer structure.

【0135】(ヘ)次にフィールド酸絶縁膜5の表面に
厚さ1〜2μmのフォトレジスト22をスピンナーを用
いて塗布する。そして、所定のフォトマスク(レティク
ル)を用い、フォトレジスト22を選択的に露光し、現
像することによって開口部6に対応する部分のフォトレ
ジスト22を除去する。続いて、このフォトレジスト2
2のパターンをエッチングマスクとして用い、SiC基
板1をBHF溶液に浸漬しウェット・エッチングするこ
とで、図10(f)に示すように、フィールド絶縁膜5
に開口部6を形成する。
(F) Next, a photoresist 22 having a thickness of 1 to 2 μm is applied to the surface of the field acid insulating film 5 using a spinner. Then, using a predetermined photomask (reticle), the photoresist 22 is selectively exposed to light and developed to remove a portion of the photoresist 22 corresponding to the opening 6. Then, this photoresist 2
Using the pattern No. 2 as an etching mask, the SiC substrate 1 is immersed in a BHF solution and wet-etched to form a field insulating film 5 as shown in FIG.
An opening 6 is formed in the opening.

【0136】(ト)その後、エッチングマスクとしての
フォトレジスト22を残存した状態で、超純水で完全に
リンスした後、乾燥する。そして、レジストマスク22
が被着した状態のSiC基板1を、真空蒸着装置のチャ
ンバー中に据え付け、直ちに真空排気する。そして、真
空蒸着装置のチャンバーをターボ分子ポンプ、クライオ
ポンプ等で、1.3×10-5Pa未満の圧力まで真空
排気し、図11(g)に示すように、SiC基板1の表
面にAl−Ti系電極膜17を蒸着する。
(G) Thereafter, with the photoresist 22 serving as an etching mask remaining, the substrate is completely rinsed with ultrapure water and then dried. Then, the resist mask 22
Is mounted in a chamber of a vacuum evaporation apparatus and immediately evacuated. Then, the chamber of the vacuum deposition apparatus was evacuated to a pressure of less than 1.3 × 10 −5 Pa by a turbo molecular pump, a cryopump, or the like, and the AlC was deposited on the surface of the SiC substrate 1 as shown in FIG. -Deposit the Ti-based electrode film 17.

【0137】(チ)Al−Ti系電極膜17の真空蒸着
後、SiC基板1を真空蒸着装置のチャンバーから取り
出す。続いて、リフトオフ法を用いて、図11(h)に
示すように、開口部のみにAl−Ti系電極膜7が選択
的に埋設された基板構造を得る。即ち、フォトレジスト
22を完全に除去すると、図11(h)に示すように、
開口部のみにAl−Ti系電極膜7が選択的に残存す
る。
(H) After vacuum deposition of the Al—Ti-based electrode film 17, the SiC substrate 1 is taken out of the chamber of the vacuum deposition apparatus. Subsequently, using a lift-off method, as shown in FIG. 11H, a substrate structure in which the Al—Ti-based electrode film 7 is selectively embedded only in the opening is obtained. That is, when the photoresist 22 is completely removed, as shown in FIG.
The Al-Ti-based electrode film 7 selectively remains only in the opening.

【0138】(リ)しかる後、SiC基板1を700℃
〜1050℃の非酸化性雰囲気で短時間(数分程度)の
熱処理を施すと、図11(i)に示すように、Al−T
i系電極膜とSiC基板1が相互に反応して、両者の界
面領域に加熱反応層8が生成される。この際、熱処理雰
囲気に含まれる酸素及び水の分圧は少なくとも、1×1
-3Pa〜1×10-10Pa程度に制御する。この結
果、加熱反応層8とp型SiC領域32との間で優れた
オーミック特性が実現される。Al−Ti系電極膜27
として、Al層の上にTi層を堆積したAl/Ti積層
膜においては、熱処理前の下層のAl層が熱処理により
加熱反応層8となる。このとき、熱処理前のTi層は、
下部にTi−Si合金膜が生成され、このTi−Si合
金膜と上部の未反応のTi膜との積層膜からなる電極膜
7が加熱反応層8の上に生成される。Al−Ti系電極
膜27として、Ti層の上にAl層を堆積したTi/A
l積層膜においては、熱処理前のTi層が熱処理により
加熱反応層8となり、熱処理前のAl層は、下部にAl
−Si合金膜が生成され、上部に未反応のAl膜が残留
するので、Al−Si/Al層からなる電極膜7が加熱
反応層8の上に生成される。Al−Ti系電極膜27と
してAl−Ti合金膜を用いた場合には、熱処理前の下
部のAl−Ti合金膜が熱処理により加熱反応層8とな
り、熱処理前の最上部には未反応のAl−Ti合金膜が
残る。また、加熱反応層8との境界部には、Al−Ti
−Si合金膜が生成されるので、Al−Ti−Si/A
l−Ti層からなる電極膜7が加熱反応層8の上に生成
される。熱反応層8としては、金属の炭化物と金属シリ
コンとを含む固溶体が形成される。加熱反応層8の形成
後に、第1の実施の形態で説明した図5(i)と同様
に、SiC基板11全面にAl等の導体膜19を蒸着す
る。そして、フォトリソグラフィ法とRIE等のエッチ
ング技術でパターニングして、図8に示すような配線導
体素片9を形成すれば、本発明の第2の実施の形態に係
るオーミック電極構造体が完成する。
(I) After that, the SiC substrate 1 is heated to 700 ° C.
When a heat treatment is performed for a short time (about several minutes) in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 〜101050 ° C., as shown in FIG.
The i-based electrode film and the SiC substrate 1 react with each other to generate a heating reaction layer 8 in an interface region between the two. At this time, the partial pressure of oxygen and water contained in the heat treatment atmosphere is at least 1 × 1
It is controlled to about 0 −3 Pa to 1 × 10 −10 Pa. As a result, excellent ohmic characteristics are realized between the heat reaction layer 8 and the p-type SiC region 32. Al-Ti based electrode film 27
In an Al / Ti laminated film in which a Ti layer is deposited on an Al layer, the lower Al layer before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment. At this time, the Ti layer before the heat treatment
A Ti—Si alloy film is generated below, and an electrode film 7 composed of a laminated film of the Ti—Si alloy film and an unreacted Ti film above is generated on the heating reaction layer 8. Ti / A in which an Al layer is deposited on a Ti layer as the Al-Ti based electrode film 27
In the 1-layer film, the Ti layer before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment, and the Al layer before the heat treatment
Since an -Si alloy film is generated and an unreacted Al film remains on the upper portion, an electrode film 7 made of an Al-Si / Al layer is generated on the heat reaction layer 8. When an Al-Ti alloy film is used as the Al-Ti-based electrode film 27, the lower Al-Ti alloy film before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment, and the unreacted Al is formed on the uppermost portion before the heat treatment. -A Ti alloy film remains. Further, at the boundary with the heating reaction layer 8, Al-Ti
-Si alloy film is formed, so that Al-Ti-Si / A
An electrode film 7 made of an l-Ti layer is generated on the heat reaction layer 8. As thermal reaction layer 8, a solid solution containing metal carbide and metal silicon is formed. After the formation of the heat reaction layer 8, a conductor film 19 of Al or the like is deposited on the entire surface of the SiC substrate 11, as in FIG. 5 (i) described in the first embodiment. Then, by patterning by a photolithography method and an etching technique such as RIE to form the wiring conductor element 9 as shown in FIG. 8, the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention is completed. .

【0139】本発明の第2の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体の効果を精密に評価するために、第1の実
施の形態と同様なリニアTLMコンタクト群を作製し
た。評価した試料の構成は次の通りである。p型SiC
領域32(=イオン注入層)の不純物Alのドーピング
密度は加熱反応層8と接する付近で3×1020/cm3
である。他の条件は、第1の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体と同じである。即ち、Al−Ti系電極膜
7はTi(50nm厚)/Al(300nm厚)積層膜
とし、フィールド絶縁膜5の熱酸化膜3は1100℃ド
ライ酸化膜(10nm厚)、上部絶縁膜4は常圧CVD
で成膜したSiO2膜(400nm厚)である。加熱反
応層8を形成するための熱処理温度及び熱処理時間、熱
処理雰囲気はそれぞれ1000℃、5分、純Ar雰囲気
であった。
In order to precisely evaluate the effect of the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention, a linear TLM contact group similar to the first embodiment was manufactured. The structure of the evaluated sample is as follows. p-type SiC
The doping density of the impurity Al in the region 32 (= ion implantation layer) is 3 × 10 20 / cm 3 in the vicinity of contact with the heat reaction layer 8.
It is. Other conditions are the same as those of the ohmic electrode structure according to the first embodiment. That is, the Al—Ti-based electrode film 7 is a Ti (50 nm thick) / Al (300 nm thick) laminated film, the thermal oxide film 3 of the field insulating film 5 is a 1100 ° C. dry oxide film (10 nm thick), and the upper insulating film 4 is Atmospheric pressure CVD
Is a SiO 2 film (400 nm thick). The heat treatment temperature, heat treatment time, and heat treatment atmosphere for forming the heat reaction layer 8 were 1000 ° C. for 5 minutes, respectively, and a pure Ar atmosphere.

【0140】TLM法により得られたコンタクト抵抗ρ
cはρc=4.3×10-7Ωcm2であった。第1の実
施の形態より低い値が得られたのは、高ドーズ量のイオ
ン注入と効果的な活性化アニールで、高不純物密度が得
られたためと考えられる。つまり、高不純物密度p型S
iC領域32の存在により、加熱反応層8とp型SiC
領域32界面のショットキー障壁がより薄くなったため
と考えられる。他の条件を同じにして、このTi/Al
積層電極膜の替わりに、Al−Ti合金膜(400nm
厚、Ti:10%含有)でp型オーミック・コンタクト
を形成するとTi/Al積層電極膜より数倍高いもの
の、従来技術に比べれば低いρc=1.2×10-6Ωc
2が得られる。
Contact resistance ρ obtained by TLM method
c was ρc = 4.3 × 10 −7 Ωcm 2 . It is considered that the reason why the value lower than that of the first embodiment was obtained is that a high impurity density was obtained by high dose ion implantation and effective activation annealing. That is, high impurity density p-type S
Due to the presence of the iC region 32, the heat reaction layer 8 and the p-type SiC
It is considered that the Schottky barrier at the interface of the region 32 became thinner. With the other conditions being the same, this Ti / Al
Instead of the laminated electrode film, an Al-Ti alloy film (400 nm
When a p-type ohmic contact is formed with a thickness of 10% (Ti: 10%), it is several times higher than the Ti / Al laminated electrode film, but lower than that of the prior art: ρc = 1.2 × 10 −6 Ωc
m 2 is obtained.

【0141】このように本発明の第2の実施の形態に係
るオーミック電極構造体によれば、10-6Ωcm2台或
いはこれ以下の実用的なコンタクト抵抗ρcを達成出来
る。この結果、実際のデバイス構造に採用可能な微細な
開口部(コンタクト・ウインドウ)の内部において、低
いコンタクト抵抗ρcを得ることが出来、単純化された
構成で、高性能なSiC電子デバイスを簡単に製造出来
る。
As described above, according to the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention, a practical contact resistance ρc of 10 −6 Ωcm 2 or less can be achieved. As a result, a low contact resistance ρc can be obtained inside a fine opening (contact window) that can be adopted in an actual device structure, and a high-performance SiC electronic device can be easily manufactured with a simplified configuration. Can be manufactured.

【0142】(第3の実施の形態)図12に示す本発明
の第3の実施の形態に係るオーミック電極構造体は、電
極膜47の平面寸法が開口部より大きく、フィールド絶
縁膜5に重畳するように配設している点が、第1及び第
2の実施の形態に係るオーミック電極構造体とは異な
る。
(Third Embodiment) In the ohmic electrode structure according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 12, the planar size of the electrode film 47 is larger than the opening, and overlaps the field insulating film 5. The arrangement is different from the ohmic electrode structures according to the first and second embodiments.

【0143】p型SiC領域32は第1の実施の形態の
ような高不純物密度のp型エピタキシャル成長層からな
るSiC領域で構成してもいいし、第2の実施の形態の
ような選択イオン注入領域で構成しても良い。ここでは
イオン注入法で形成する例で説明する。第1及び第2の
実施の形態と同様に、p型SiC領域32は、半導体装
置、特に半導体電子デバイスの主電極領域として機能す
る。
The p-type SiC region 32 may be constituted by a SiC region composed of a p-type epitaxial growth layer having a high impurity density as in the first embodiment, or may be selectively ion-implanted as in the second embodiment. It may be composed of regions. Here, an example of formation by an ion implantation method will be described. As in the first and second embodiments, the p-type SiC region 32 functions as a main electrode region of a semiconductor device, particularly a semiconductor electronic device.

【0144】図12に示すように、本発明の第3の実施
の形態に係るオーミック電極構造体は、SiC基板1、
SiC基板1の表面に選択的に形成されたp型SiC領
域32、このp型SiC領域32の表面の一部に形成さ
れた加熱反応層8、SiC基板1とp型SiC領域32
との界面を覆う熱酸化膜3、熱酸化膜3の表面に配置さ
れた上部絶縁膜4、加熱反応層8の上部に配置された電
極膜47とを少なくとも有する。熱酸化膜3と、上部絶
縁膜4との積層構造により、フィールド絶縁膜5を構成
している。熱酸化膜3は、加熱反応層8が貫通する第1
の開口部を有し、且つSiC基板1とp型SiC領域3
2との界面を覆うように、SiC基板1とp型SiC領
域32の表面に接して配置されている。上部絶縁膜4
は、熱酸化膜3とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜で
あって、第1の開口部に連続した第2の開口部を有して
いる。
As shown in FIG. 12, the ohmic electrode structure according to the third embodiment of the present invention comprises an SiC substrate 1,
P-type SiC region 32 selectively formed on the surface of SiC substrate 1, heat reaction layer 8 formed on a part of the surface of p-type SiC region 32, SiC substrate 1 and p-type SiC region 32
And at least an upper insulating film 4 disposed on the surface of the thermal oxide film 3 and an electrode film 47 disposed on the heating reaction layer 8. The field insulating film 5 is constituted by a laminated structure of the thermal oxide film 3 and the upper insulating film 4. The thermal oxide film 3 is formed by the first
SiC substrate 1 and p-type SiC region 3
SiC substrate 1 and p-type SiC region 32 are arranged so as to cover the interface with SiC substrate 2. Upper insulating film 4
Is an insulating film having a different composition or density from the thermal oxide film 3, and has a second opening continuous with the first opening.

【0145】加熱反応層8は、p型SiC領域32の表
面の一部から内部に進入すると同時に、p型SiC領域
32の表面から上方に突出して形成されている。そし
て、加熱反応層8の上部に配設された電極膜47が、第
2の開口部から伸延し、第2の開口部の周辺に位置する
フィールド絶縁膜5の上部に重畳している。つまり、A
電極膜47は、第2の開口部を完全に封じるように、第
2の開口部よりも大きな平面パターンで形成されてい
る。更に、第2の開口部を完全に封じた電極膜47に電
気的に接続するように、配線導体素片9が形成されてい
る。配線導体素片9は、半導体装置の主電極配線として
機能する。従って、設計にもよるが、配線導体素片9は
所定のボンディングパッドにまで接続される主電極配線
でも良い。この配線導体素片9は、フィールド絶縁膜5
の上にAl、Al−Si共晶、Al−Cu−Si共晶、
Cu、Ti−W合金等の導電性材料で形成されている。
The heat reaction layer 8 is formed so as to enter the inside from a part of the surface of the p-type SiC region 32 and project upward from the surface of the p-type SiC region 32. Then, an electrode film 47 disposed on the heating reaction layer 8 extends from the second opening and overlaps with the upper part of the field insulating film 5 located around the second opening. That is, A
The electrode film 47 is formed in a planar pattern larger than the second opening so as to completely seal the second opening. Further, the wiring conductor element 9 is formed so as to be electrically connected to the electrode film 47 completely sealing the second opening. The wiring conductor piece 9 functions as a main electrode wiring of the semiconductor device. Therefore, depending on the design, the wiring conductor piece 9 may be a main electrode wiring connected to a predetermined bonding pad. This wiring conductor piece 9 is formed of the field insulating film 5.
Al, Al-Si eutectic, Al-Cu-Si eutectic,
It is formed of a conductive material such as Cu and Ti-W alloy.

【0146】図12に示す電極膜47は、下部のAl−
Si合金膜と上部の未反応のAl膜とからなる積層膜で
ある。AES測定によれば、Ti/Al積層膜を、10
00℃で2分間熱処理した場合には、加熱反応層8は、
TiCと金属シリコンとを含む固溶体であることが推定
出来る。このTiCと金属シリコンとを含む固溶体から
なる加熱反応層8が、金属/半導体接合におけるショッ
トキー障壁を極めて低くし、且つ、界面のモホロジーを
良好にし、結果として、加熱反応層8を均一に生成出来
ると判断される。熱処理前に堆積されるTi/Al積層
膜の上層のAl膜を、Si半導体電子デバイスの配線で
多用されているAl−Si共晶膜に替えることも出来
る。この場合は、電極膜47は、下部のAl−Si合金
膜と上部の未反応のAl−Si合金膜とからなり、Si
の組成に分布を有した合金膜となる。
The electrode film 47 shown in FIG.
This is a laminated film including a Si alloy film and an unreacted Al film on the upper part. According to the AES measurement, the Ti / Al laminated film
When heat-treated at 00 ° C. for 2 minutes, the heating reaction layer 8
It can be estimated that the solid solution contains TiC and metallic silicon. The heat reaction layer 8 made of a solid solution containing TiC and metal silicon makes the Schottky barrier in the metal / semiconductor junction extremely low and improves the morphology of the interface. As a result, the heat reaction layer 8 is uniformly formed. It is determined that it can be done. The Al film as the upper layer of the Ti / Al laminated film deposited before the heat treatment can be replaced with an Al-Si eutectic film frequently used in wiring of a Si semiconductor electronic device. In this case, the electrode film 47 is composed of a lower Al-Si alloy film and an upper unreacted Al-Si alloy film.
Alloy film having a distribution in the composition of

【0147】なお、Alは660℃以上の高温にすると
融解し、フィールド絶縁膜5との密着性及び濡れ性が著
しく低下するので、第3の実施の形態において、フィー
ルド絶縁膜5の周縁部に、直接Al層が接触するAl/
Ti積層電極は、加熱反応層8形成用の原料となる電極
材料としては適さない。
It should be noted that Al melts at a high temperature of 660 ° C. or higher, and the adhesion and wettability with the field insulating film 5 are significantly reduced. Therefore, in the third embodiment, Al , Al /
The Ti laminated electrode is not suitable as an electrode material serving as a raw material for forming the heat reaction layer 8.

【0148】本発明の第1の実施の形態で定義したよう
に、第3の実施の形態に係るオーミック電極構造体にお
いて、「熱酸化膜3とは組成の異なる絶縁膜」とは、P
SG膜、BSG、BPSG或いはSi34膜等の絶縁膜
の意である。また、「熱酸化膜3とは密度の異なる絶縁
膜」とは、熱酸化膜以外の方法、例えば、CVD法、ス
パッタリング法、真空蒸着法等で堆積したSiO2膜等
の絶縁膜が該当する。熱酸化膜3の厚みは2〜50nm
であることが望ましい。特に、5〜20nmの範囲の熱
酸化膜3の厚みが望ましい。第1の実施の形態で説明し
たように熱酸化膜3の厚みが、5nmより薄い場合は表
面研磨やイオン注入法で生じたSiC基板1表面の損傷
領域を除去する効果ならびに表面の異物を除去する効果
が乏しくなる。一方、熱酸化膜3の厚みが、50nmよ
り厚い場合は過度な熱酸化によりSiC基板1表面が次
第に荒れ、表面モホロジーが低下するからである。熱酸
化膜3の厚みと上部絶縁膜4の厚みとを合計したフィー
ルド絶縁膜5の総厚は、100nm〜3μmであること
が望ましい。特に、300nm以上であることが望まし
い。また、高耐圧の電力用半導体装置であれば、800
nm以上にすれば良い。但し、フィールド絶縁膜5があ
まり厚くなると、クラック等が発生するので、3μm以
上は好ましくない。
As defined in the first embodiment of the present invention, in the ohmic electrode structure according to the third embodiment, "an insulating film having a composition different from that of the thermal oxide film 3"
An insulating film such as an SG film, BSG, BPSG, or Si 3 N 4 film. The “insulating film having a density different from that of the thermal oxide film 3” corresponds to an insulating film such as a SiO 2 film deposited by a method other than the thermal oxide film, for example, a CVD method, a sputtering method, or a vacuum evaporation method. . The thickness of the thermal oxide film 3 is 2 to 50 nm
It is desirable that In particular, the thickness of the thermal oxide film 3 in the range of 5 to 20 nm is desirable. As described in the first embodiment, when the thickness of the thermal oxide film 3 is less than 5 nm, the effect of removing a damaged region on the surface of the SiC substrate 1 caused by surface polishing or ion implantation and the removal of foreign matter on the surface are removed. Effect is poor. On the other hand, if the thickness of the thermal oxide film 3 is more than 50 nm, the surface of the SiC substrate 1 is gradually roughened due to excessive thermal oxidation, and the surface morphology is reduced. It is desirable that the total thickness of the field insulating film 5 obtained by adding the thickness of the thermal oxide film 3 and the thickness of the upper insulating film 4 is 100 nm to 3 μm. In particular, it is desirable that the thickness be 300 nm or more. If the power semiconductor device has a high withstand voltage, 800
nm or more. However, if the thickness of the field insulating film 5 is too large, cracks and the like occur, so that the thickness of 3 μm or more is not preferable.

【0149】図12に示すようなSiCの熱酸化膜以外
の種々のSiO2膜等の上部絶縁膜4を、SiCの熱酸
化膜3の上部に形成した積層構造を採用すれば、半導体
装置の仕様として要求される耐圧や表面の安定性を確保
しつつ、SiCの表面モホロジーを良好に維持出来る。
If a laminated structure in which an upper insulating film 4 such as various SiO 2 films other than the SiC thermal oxide film as shown in FIG. The surface morphology of SiC can be favorably maintained while ensuring the pressure resistance and surface stability required as specifications.

【0150】p型SiC領域32の表面正孔密度は、少
なくとも1×1017/cm3以上、好ましくは1×10
18/cm3以上であることが望ましい。SiC基板1の
導電型や不純物密度は第3の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体を利用する半導体装置によって異なる。例
えば、第2の実施の形態に係るオーミック電極構造体の
適用例と同様に、種々の半導体電子デバイスの主電極領
域として機能するp型SiC領域32を、その設計に適
合して選ばれた導電型及び不純物密度を有するSiC基
板1の上に(直接若しくは他の半導体領域を介して)形
成可能である。従って、SiC基板1の導電型や不純物
密度は、ここでは規定しない。
The surface hole density of the p-type SiC region 32 is at least 1 × 10 17 / cm 3 , preferably 1 × 10 17 / cm 3 or more.
It is desirable to be 18 / cm 3 or more. The conductivity type and impurity density of the SiC substrate 1 differ depending on the semiconductor device using the ohmic electrode structure according to the third embodiment. For example, similarly to the application example of the ohmic electrode structure according to the second embodiment, a p-type SiC region 32 functioning as a main electrode region of various semiconductor electronic devices is formed by using a conductive material selected according to the design. It can be formed (directly or through another semiconductor region) on the SiC substrate 1 having a mold and an impurity density. Therefore, the conductivity type and impurity density of the SiC substrate 1 are not specified here.

【0151】次に図13及び図14に示す工程断面図
(その1及びその2)を参照しながら本発明の第3の実
施の形態に係るオーミック電極構造体の製造工程を説明
する。
Next, the manufacturing process of the ohmic electrode structure according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the process sectional views (Nos. 1 and 2) shown in FIGS.

【0152】(イ)第2の実施の形態で説明した方法と
全く同様に、フォトリソグラフィ法及びイオン注入法等
を用いて、p型SiC領域32を、4H−SiC基板1
の表面に選択的に形成する。即ち、SiC基板1の表面
に、Alイオン又はBイオンなどのp型不純物イオンを
注入して、熱処理により活性化し、p型SiC領域32
を形成する。そして、第2の実施の形態の製造工程で説
明した図10(d)以下の工程とほぼ同様に、十分清浄
化されたSiC基板1の表面を、乾燥酸素雰囲気で熱酸
化し、表面に熱酸化膜3を成長する。次に、図13
(a)に示すように、熱酸化膜3の上に、常圧CVD法
でSiO2膜からなる上部絶縁膜4を堆積し、2層構造
からなるフィールド絶縁膜5を形成する。
(A) Just like the method described in the second embodiment, the p-type SiC region 32 is formed on the 4H-SiC substrate 1 by photolithography, ion implantation, or the like.
Selectively formed on the surface of That is, p-type impurity ions such as Al ions or B ions are implanted into the surface of the SiC substrate 1 and activated by a heat treatment, so that the p-type SiC region 32
To form The surface of the sufficiently cleaned SiC substrate 1 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere in substantially the same manner as in the steps after FIG. 10D described in the manufacturing process of the second embodiment. An oxide film 3 is grown. Next, FIG.
As shown in FIG. 1A, an upper insulating film 4 made of a SiO 2 film is deposited on a thermal oxide film 3 by a normal pressure CVD method to form a field insulating film 5 having a two-layer structure.

【0153】(ロ)次にフィールド酸絶縁膜5の表面に
厚さ1〜2μmのフォトレジスト22をスピンナーを用
いて塗布する。そして、所定のフォトマスク(レティク
ル)を用い、フォトレジスト22を選択的に露光し、現
像することによって開口部6に対応する部分のフォトレ
ジスト22を除去する。続いて、このフォトレジスト2
2のパターンをエッチングマスクとして用い、SiC基
板1をBHF溶液に浸漬しウェット・エッチングするこ
とで、図13(b)に示すように、フィールド絶縁膜5
に開口部6を形成する。
(B) Next, a photoresist 22 having a thickness of 1 to 2 μm is applied to the surface of the field acid insulating film 5 using a spinner. Then, using a predetermined photomask (reticle), the photoresist 22 is selectively exposed to light and developed to remove a portion of the photoresist 22 corresponding to the opening 6. Then, this photoresist 2
Using the pattern No. 2 as an etching mask, the SiC substrate 1 is immersed in a BHF solution and wet-etched to form a field insulating film 5 as shown in FIG.
An opening 6 is formed in the opening.

【0154】(ハ)その後、アセトン又は専用のフォト
レジスト剥離液を用いてエッチングに使用したフォトレ
ジスト22を剥離する。続いて、SiC基板1をBHF
溶液に約10秒浸漬し、フィールド絶縁膜5を僅かにエ
ッチングすることによって、フィールド絶縁膜5に付着
したフォトレジスト22の残滓を完全に除去する。フィ
ールド絶縁膜5に残ったフォトレジスト22の残滓は、
フィールド絶縁膜5に重畳するように配設する電極膜4
7(又は17,57)のフィールド絶縁膜5に対する付
着力を著しく低下させるので、この工程は欠かせない。
BHF溶液を超純水で完全に濯ぎ落とし、乾燥したSi
C基板1を速やかに、蒸着装置のチャンバーの中に据え
付け、直ちに真空排気する。所定の到達圧力が得られた
ら、開口部6の内部及びフィールド絶縁膜5の表面全面
に、図13(c)に示すように、Al−Ti系電極膜1
7として、50nm厚のTi層、及びこの上の300n
m厚のAl層からなるTi/Al積層膜を蒸着する。開
口部6におけるステップカバレージを向上させるため、
第1及び第2の実施の形態とは異なり、斜め蒸着法を採
用することが好ましい。
(C) Thereafter, the photoresist 22 used for the etching is removed by using acetone or a dedicated photoresist removing solution. Subsequently, the SiC substrate 1 is
By dipping in the solution for about 10 seconds and slightly etching the field insulating film 5, the residue of the photoresist 22 attached to the field insulating film 5 is completely removed. The residue of the photoresist 22 remaining on the field insulating film 5 is as follows.
Electrode film 4 disposed so as to overlap field insulating film 5
This step is indispensable because the adhesive strength of the field insulating film 7 (or 17, 57) to the field insulating film 5 is significantly reduced.
Rinse the BHF solution completely with ultrapure water and dry the Si
The C substrate 1 is promptly installed in the chamber of the vapor deposition apparatus, and immediately evacuated. When a predetermined ultimate pressure is obtained, the Al—Ti-based electrode film 1 is formed inside the opening 6 and over the entire surface of the field insulating film 5 as shown in FIG.
7 as a 50 nm thick Ti layer and 300 n above it
A Ti / Al laminated film composed of an Al layer having a thickness of m is deposited. In order to improve the step coverage in the opening 6,
Unlike the first and second embodiments, it is preferable to employ an oblique deposition method.

【0155】(ニ)Al−Ti系電極膜17としてのT
i/Al積層膜の真空蒸着後、SiC基板1を真空蒸着
装置のチャンバーから取り出す。続いて、Al−Ti系
電極膜(Ti/Al積層膜)17の表面に、厚さ1〜2
μmのフォトレジスト23をスピンナーを用いて塗布す
る。そして、所定のフォトマスク(レティクル)を用
い、フォトレジスト23を選択的に露光し、現像するこ
とによって、図14(d)に示すように、開口部とその
周縁部のフィールド絶縁膜5の一部の上部にのみ、選択
的にフォトレジスト23を残存させる。
(D) T as Al—Ti-based electrode film 17
After vacuum deposition of the i / Al laminated film, the SiC substrate 1 is taken out of the chamber of the vacuum deposition apparatus. Subsequently, on the surface of the Al—Ti-based electrode film (Ti / Al laminated film) 17,
A μm photoresist 23 is applied using a spinner. Then, by selectively exposing and developing the photoresist 23 using a predetermined photomask (reticle), as shown in FIG. 14D, the opening 23 and the peripheral portion of the field insulating film 5 are removed. The photoresist 23 is selectively left only on the upper part of the portion.

【0156】(ホ)続いて、このフォトレジスト23の
パターンをエッチングマスクとして図14(e)に示す
ように、開口部とその周縁部のフィールド絶縁膜5の上
部の一部にのみ、Al−Ti系電極膜57を残して、他
の部分のAl−Ti系電極膜17は除去する。エッチン
グはウェット・エッチングでもドライ・エッチングでも
構わない。ウェット・エッチングのエッチャントとして
燐酸(H3PO4):硝酸(HNO3):酢酸(CH3CO
OH)混合液を用いることが出来る。ドライ・エッチン
グのエッチャント・ガスとしては塩素(Cl2):3臭
化ホウ素(BBr3)混合ガスを用いることが出来る。
エッチングが終了したら専用のフォトレジスト剥離液に
浸漬させ、濯いで乾燥させる。乾燥後、酸素プラズマ灰
化装置にかけ、続いて、Arスパッタエッチャにかけ、
フォトレジストの灰化で生じたAl−Ti系電極膜57
の表面の酸化膜を完全に除去する。
(E) Subsequently, as shown in FIG. 14 (e), using the pattern of the photoresist 23 as an etching mask, only the opening and a part of the upper part of the field insulating film 5 in the peripheral portion thereof are Al- Except for the Ti-based electrode film 57, the remaining portion of the Al-Ti-based electrode film 17 is removed. The etching may be wet etching or dry etching. Phosphoric acid (H 3 PO 4 ): nitric acid (HNO 3 ): acetic acid (CH 3 CO) as an etchant for wet etching
OH) mixed solution can be used. As an etchant gas for dry etching, a mixed gas of chlorine (Cl 2 ): boron tribromide (BBr 3 ) can be used.
After the etching is completed, the substrate is immersed in a dedicated photoresist stripper, rinsed and dried. After drying, it is subjected to an oxygen plasma incinerator, followed by an Ar sputter etcher,
Al-Ti based electrode film 57 generated by ashing of photoresist
The oxide film on the surface of is completely removed.

【0157】(ヘ)しかる後、SiC基板1を700℃
〜1050℃の非酸化性雰囲気で短時間(数分程度)の
熱処理を施すと、図14(f)に示すように、Al−T
i系電極膜57とp型SiC領域32が相互に反応し
て、両者の界面領域に加熱反応層8が生成される。この
際、熱処理雰囲気に含まれる酸素及び水の分圧は少なく
とも、1×10-3Pa〜1×10-10Pa程度に制御
する。この結果、加熱反応層8とp型SiC領域32と
の間で優れたオーミック特性が実現される。Al−Ti
系電極膜57として、Ti層の上にAl層を堆積したT
i/Al積層膜においては、主に、熱処理前のTi層が
熱処理により加熱反応層8となる。一方、熱処理前のA
l層は、下部にAl−Si合金膜が生成され、上部に未
反応のAl膜が残留するので、Al−Si/Al層から
なる電極膜7が加熱反応層8の上に生成される。熱反応
層8としては、金属の炭化物と金属シリコンとを含む固
溶体が形成される。
(F) Thereafter, the SiC substrate 1 is heated to 700 ° C.
When heat treatment is performed for a short time (about several minutes) in a non-oxidizing atmosphere at 1050 ° C., as shown in FIG.
The i-type electrode film 57 and the p-type SiC region 32 react with each other to generate a heating reaction layer 8 in an interface region between the two. At this time, the partial pressure of oxygen and water contained in the heat treatment atmosphere is controlled to at least about 1 × 10 −3 Pa to 1 × 10 −10 Pa. As a result, excellent ohmic characteristics are realized between the heat reaction layer 8 and the p-type SiC region 32. Al-Ti
As the system electrode film 57, T in which an Al layer is deposited on a Ti layer
In the i / Al laminated film, mainly, the Ti layer before the heat treatment becomes the heat reaction layer 8 by the heat treatment. On the other hand, A before heat treatment
In the 1-layer, an Al-Si alloy film is generated in a lower portion, and an unreacted Al film remains in an upper portion. Therefore, an electrode film 7 made of an Al-Si / Al layer is generated on the heat-reactive layer 8. As thermal reaction layer 8, a solid solution containing metal carbide and metal silicon is formed.

【0158】(ト)最後に、第1及び第2の実施の形と
同様に、SiC基板1の全面にAl等の導体膜を蒸着し
て、フォトリソグラフィ法とエッチング法でパターニン
グして配線導体素片9を形成し、図12に示すp型Si
C領域32に対するオーミック電極構造体が完成する。
なお、配線パターニングのエッチャント(=エッチング
液或いはエッチングガス)が電極膜47を侵す時は、配
線導体素片9は必ず電極膜47を覆うように配設する構
成とする。
(G) Finally, as in the first and second embodiments, a conductor film such as Al is deposited on the entire surface of the SiC substrate 1 and patterned by photolithography and etching to form a wiring conductor. The element piece 9 is formed, and the p-type Si shown in FIG.
An ohmic electrode structure for the C region 32 is completed.
Note that, when an etchant (= etching solution or etching gas) for wiring pattern attacks the electrode film 47, the wiring conductor piece 9 is always disposed so as to cover the electrode film 47.

【0159】本発明の第3の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体の効果を精密に評価するために、リニアT
LMコンタクト群を作製した。p型SiC領域32(=
イオン注入層)の不純物Alのドーピング密度は加熱反
応層8と接する付近で3×1020/cm3である。フィ
ールド絶縁膜5を構成している熱酸化膜3は1100℃
ドライ酸化膜(10nm厚)、上部絶縁膜4は常圧CV
Dで成膜したSiO2膜(400nm厚)である。加熱
反応層8を形成するための熱処理温度及び熱処理時間、
熱処理雰囲気はそれぞれ1000℃、5分、純Ar雰囲
気であった。
In order to accurately evaluate the effect of the ohmic electrode structure according to the third embodiment of the present invention, a linear T
An LM contact group was produced. p-type SiC region 32 (=
The doping density of the impurity Al in the ion-implanted layer) is 3 × 10 20 / cm 3 in the vicinity of being in contact with the heating reaction layer 8. The temperature of the thermal oxide film 3 constituting the field insulating film 5 is 1100 ° C.
Dry oxide film (10 nm thick), upper insulating film 4 is normal pressure CV
D is a SiO 2 film (400 nm thick). A heat treatment temperature and a heat treatment time for forming the heat reaction layer 8;
The heat treatment atmosphere was a pure Ar atmosphere at 1000 ° C. for 5 minutes.

【0160】TLM法により得られたコンタクト抵抗ρ
cはρc=6.4×10-7Ωcm2と第2の実施の形態
のTi/Al積層電極の場合とほぼ同じ値が得られた。
Contact resistance ρ obtained by TLM method
As for c, ρc = 6.4 × 10 −7 Ωcm 2, which is almost the same value as in the case of the Ti / Al laminated electrode of the second embodiment.

【0161】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は第1乃至第3の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first to third embodiments.
The discussion and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0162】上記の第1乃至第3の実施の形態の製造プ
ロセスにおいては、フィールド絶縁膜5の要素である熱
酸化膜3は上部絶縁膜4形成の直前に形成する構成とな
っているが、図15の工程断面図に示すように、熱酸化
膜の形成を上部絶縁膜4形成の直後にする構成として
も、ほぼ同様な効果が得られる。
In the manufacturing processes of the first to third embodiments, the thermal oxide film 3 which is a component of the field insulating film 5 is formed immediately before the upper insulating film 4 is formed. As shown in the process cross-sectional view of FIG. 15, substantially the same effect can be obtained even when the thermal oxide film is formed immediately after the upper insulating film 4 is formed.

【0163】(イ)例えば、第2の実施の形態で説明し
た方法と全く同様の方法で、SiC基板1の表面にp型
SiC領域32を形成する。そして、RCA洗浄法等の
SiC基板1洗浄法を用いて、SiC基板1を十分清浄
化する。この後、SiC基板1の上に、図15(a)に
示すように、常圧CVD法でSiO2膜等の酸素透過性
絶縁膜44を堆積する。
(A) For example, the p-type SiC region 32 is formed on the surface of the SiC substrate 1 by the same method as that described in the second embodiment. Then, the SiC substrate 1 is sufficiently cleaned by using a SiC substrate 1 cleaning method such as an RCA cleaning method. Thereafter, as shown in FIG. 15A, an oxygen-permeable insulating film 44 such as a SiO 2 film is deposited on the SiC substrate 1 by a normal pressure CVD method.

【0164】(ロ)酸素透過性絶縁膜44を堆積後、図
15(b)に示すように、乾燥酸素雰囲気で熱処理し、
SiC基板1の表面を熱酸化し、酸素透過性絶縁膜44
とSiC基板1との界面に熱酸化膜3を成長する。第1
の実施の形態と同様に、熱酸化膜3の厚さは50nm未
満、好ましくは5〜20nmが望ましい。この結果、熱
酸化膜3の上に、酸素透過性絶縁膜(SiO2膜)44
からなる上部絶縁膜4が位置し、2層構造からなるフィ
ールド絶縁膜5が形成される。
(B) After depositing the oxygen-permeable insulating film 44, as shown in FIG.
The surface of the SiC substrate 1 is thermally oxidized to form an oxygen-permeable insulating film 44.
A thermal oxide film 3 is grown on the interface between the substrate and the SiC substrate 1. First
As in the first embodiment, the thickness of the thermal oxide film 3 is less than 50 nm, preferably 5 to 20 nm. As a result, an oxygen-permeable insulating film (SiO 2 film) 44 is formed on the thermal oxide film 3.
The upper insulating film 4 is formed, and a field insulating film 5 having a two-layer structure is formed.

【0165】(ハ)この後は、第2の実施の形態で説明
した図10(f)以下に示す方法と全く同様の工程を進
めることが可能である。即ち、図15(c)に示すよう
に、フィールド酸絶縁膜5の表面に厚さ1〜2μmのフ
ォトレジスト22をスピンナーを用いて塗布する。そし
て、所定のフォトマスク(レティクル)を用い、フォト
レジスト22を選択的に露光し、現像することによって
開口部6に対応する部分のフォトレジスト22を除去す
る。続いて、このフォトレジスト22のパターンをエッ
チングマスクとして用い、ウェット・エッチングするこ
とで、図15(c)に示すように、フィールド絶縁膜5
に開口部6を形成する。この後の説明は、重複するので
省略する。
(C) Thereafter, it is possible to proceed with the same steps as those in the method shown in FIG. 10 (f) and thereafter described in the second embodiment. That is, as shown in FIG. 15C, a photoresist 22 having a thickness of 1 to 2 μm is applied to the surface of the field acid insulating film 5 using a spinner. Then, using a predetermined photomask (reticle), the photoresist 22 is selectively exposed to light and developed to remove a portion of the photoresist 22 corresponding to the opening 6. Subsequently, the pattern of the photoresist 22 is used as an etching mask and wet-etched to form the field insulating film 5 as shown in FIG.
An opening 6 is formed in the opening. The subsequent description is omitted because it is redundant.

【0166】図15に示す方法を用いても、10-6Ωc
2台或いはこれ以下の実用的なコンタクト抵抗ρcを
達成することが可能である。
Even when the method shown in FIG. 15 is used, 10 -6 Ωc
It is possible to achieve a practical contact resistance ρc of m 2 or less.

【0167】更に、図16及び図17の工程断面図(そ
の1及びその2)に示すように、熱酸化膜の形成を開口
部形成の直後に実施しても良い。
Further, as shown in the process sectional views (Nos. 1 and 2) of FIGS. 16 and 17, the thermal oxide film may be formed immediately after the formation of the opening.

【0168】(イ)例えば、第2の実施の形態で説明し
た方法と全く同様の方法で、SiC基板1の表面にp型
SiC領域32を形成する。そして、SiC基板1を十
分清浄化後、SiC基板1の上に、図16(a)に示す
ように、常圧CVD法でSiO2膜等の酸素透過性絶縁
膜44を堆積する。
(A) For example, the p-type SiC region 32 is formed on the surface of the SiC substrate 1 in exactly the same manner as described in the second embodiment. Then, after sufficiently cleaning the SiC substrate 1, an oxygen-permeable insulating film 44 such as a SiO 2 film is deposited on the SiC substrate 1 by a normal pressure CVD method as shown in FIG.

【0169】(ロ)次に酸素透過性絶縁膜44の表面に
厚さ1〜2μmのフォトレジスト22をスピンナーを用
いて塗布する。そして、所定のフォトマスク(レティク
ル)を用い、フォトレジスト22を選択的に露光し、現
像することによって開口部6に対応する部分のフォトレ
ジスト22を除去する。続いて、このフォトレジスト2
2のパターンをエッチングマスクとして用い、酸素透過
性絶縁膜44をウェット・エッチングすることで、図1
6(b)に示すように、酸素透過性絶縁膜44に開口部
6を形成する。
(B) Next, a photoresist 22 having a thickness of 1 to 2 μm is applied to the surface of the oxygen-permeable insulating film 44 using a spinner. Then, using a predetermined photomask (reticle), the photoresist 22 is selectively exposed to light and developed to remove a portion of the photoresist 22 corresponding to the opening 6. Then, this photoresist 2
By using the pattern 2 as an etching mask and wet-etching the oxygen-permeable insulating film 44, FIG.
An opening 6 is formed in the oxygen-permeable insulating film 44 as shown in FIG.

【0170】(ハ)開口部6の形成後、アセトン又は専
用のフォトレジスト剥離液を用いて、酸素透過性絶縁膜
44のエッチングに使用したフォトレジスト22を剥離
する。続いて、SiC基板1をBHF溶液に約10秒浸
漬し、酸素透過性絶縁膜44を僅かにエッチングするこ
とによって、酸素透過性絶縁膜44に付着したフォトレ
ジスト22の残滓を完全に除去する。更に、RCA洗浄
法等のSiC基板1洗浄法を用いて、開口部6の内部に
露出したSiC基板1の表面を十分清浄化する。そし
て、図16(c)に示すように、乾燥酸素雰囲気で熱酸
化し、開口部6の内部に露出したSiC基板1の表面、
及び酸素透過性絶縁膜44とSiC基板1との界面に熱
酸化膜3を成長する。開口部6の内部に露出したSiC
基板1の表面の酸化速度は、酸素透過性絶縁膜44とS
iC基板1との界面における酸化速度よりも速いので、
開口部6の内部に露出したSiC基板1の表面の方が厚
い熱酸化膜が形成される。酸素透過性絶縁膜44とSi
C基板1との界面における熱酸化膜3の厚さは50nm
未満、好ましくは5〜20nmが望ましい。5nmより
薄い場合は表面研磨やイオン注入法で生じたSiC基板
1表面の損傷領域を除去する効果ならびに表面の異物を
除去する効果が乏しく、50nmより厚い場合は過度な
熱酸化によりSiC基板1表面が次第に荒れるからであ
る。
(C) After the formation of the opening 6, the photoresist 22 used for etching the oxygen-permeable insulating film 44 is removed using acetone or a dedicated photoresist removing solution. Subsequently, the SiC substrate 1 is immersed in a BHF solution for about 10 seconds, and the oxygen-permeable insulating film 44 is slightly etched to completely remove the residue of the photoresist 22 attached to the oxygen-permeable insulating film 44. Further, the surface of the SiC substrate 1 exposed inside the opening 6 is sufficiently cleaned using a SiC substrate 1 cleaning method such as an RCA cleaning method. Then, as shown in FIG. 16C, the surface of the SiC substrate 1 exposed to the inside of the opening 6 by thermal oxidation in a dry oxygen atmosphere,
Then, a thermal oxide film 3 is grown on the interface between the oxygen-permeable insulating film 44 and the SiC substrate 1. SiC exposed inside opening 6
The oxidation rate of the surface of the substrate 1 depends on the oxygen-permeable insulating film 44 and S
Since it is faster than the oxidation rate at the interface with the iC substrate 1,
A thicker thermal oxide film is formed on the surface of the SiC substrate 1 exposed inside the opening 6. Oxygen permeable insulating film 44 and Si
The thickness of the thermal oxide film 3 at the interface with the C substrate 1 is 50 nm
Less, preferably 5 to 20 nm. When the thickness is less than 5 nm, the effect of removing a damaged region on the surface of the SiC substrate 1 caused by surface polishing or ion implantation and the effect of removing foreign matter on the surface are poor. When the thickness is more than 50 nm, excessive thermal oxidation causes excessive heat oxidation. Because it gradually gets rough.

【0171】(ニ)その後、BHF溶液で全面エッチン
グして、図17(d)に示すように、開口部6の内部に
露出したSiC基板1の表面の熱酸化膜3を、自己整合
的に除く。
(D) Thereafter, the entire surface is etched with a BHF solution, and the thermal oxide film 3 on the surface of the SiC substrate 1 exposed inside the opening 6 is self-aligned as shown in FIG. except.

【0172】(ホ)乾燥させたSiC基板1を速やか
に、蒸着装置のチャンバーの中に据え付け、直ちに真空
排気する。所定の到達圧力が得られたら、開口部6の内
部及びフィールド絶縁膜5の表面全面に、図17(e)
に示すように、斜め蒸着法でAl−Ti系電極膜17を
蒸着する。
(E) The dried SiC substrate 1 is promptly installed in a chamber of a vapor deposition apparatus and immediately evacuated. When a predetermined ultimate pressure is obtained, the inside of the opening 6 and the entire surface of the field insulating film 5 are formed as shown in FIG.
As shown in (1), the Al-Ti-based electrode film 17 is deposited by oblique deposition.

【0173】(ヘ)Al−Ti系電極膜17の真空蒸着
後、SiC基板1を真空蒸着装置のチャンバーから取り
出す。続いて、Al−Ti系電極膜17の表面に厚さ1
〜2μmのフォトレジスト23をスピンナーを用いて塗
布する。そして、所定のフォトマスク(レティクル)を
用い、フォトレジスト23を選択的に露光し、現像する
ことによって、開口部とその周縁部のフィールド絶縁膜
5に重畳する一部にのみ、選択的にフォトレジスト23
を残存させる。続いて、このフォトレジスト23のパタ
ーンをエッチングマスクとして図17(f)に示すよう
に、開口部とその周縁部のフィールド絶縁膜5の上部の
一部にのみ、Al−Ti系電極膜57を残して、他の部
分のAl−Ti系電極膜17は除去する。
(F) After vacuum deposition of the Al—Ti-based electrode film 17, the SiC substrate 1 is taken out of the chamber of the vacuum deposition apparatus. Subsequently, the thickness of the Al-Ti-based electrode film 17 is
A photoresist 23 of about 2 μm is applied using a spinner. Then, by selectively exposing and developing the photoresist 23 using a predetermined photomask (reticle), only the portion overlapping the opening and the field insulating film 5 at the peripheral portion thereof is selectively exposed to light. Resist 23
To remain. Subsequently, using the pattern of the photoresist 23 as an etching mask, an Al—Ti-based electrode film 57 is formed only on the opening and a part of the upper part of the field insulating film 5 on the periphery thereof as shown in FIG. The other portions of the Al-Ti-based electrode film 17 are removed.

【0174】(ト)しかる後、第3の実施の形態で説明
した、図14(f)以下の方法と全く同様に、SiC基
板1を700℃〜1050℃の非酸化性雰囲気で短時間
(数分程度)の熱処理を施し、Al−Ti系電極膜57
とp型SiC領域32が相互に反応して、両者の界面領
域に加熱反応層8を生成する。この後の工程の説明は、
第3の実施の形態の説明と重複するので省略する。
(G) Thereafter, the SiC substrate 1 is heated in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 700 ° C. to 1050 ° C. for a short period of time in the same manner as in the method shown in FIG. (About several minutes), and the Al—Ti-based electrode film 57.
And the p-type SiC region 32 react with each other to generate the heat reaction layer 8 in the interface region between them. The description of the subsequent steps
The description is the same as that of the third embodiment, and will not be repeated.

【0175】図16及び図17に示す方法を用いても、
10-6Ωcm2台或いはこれ以下の実用的なコンタクト
抵抗ρcを達成することが可能である。
Using the methods shown in FIGS. 16 and 17,
It is possible to achieve a practical contact resistance ρc of 10 −6 Ωcm 2 or less.

【0176】また、以上において、パワーデバイス等の
半導体電子デバイスに付いて主に記載したが、本発明は
発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光デバイス
やこれを用いた光集積回路等に適用可能なことは勿論で
ある。
In the above description, a semiconductor electronic device such as a power device has been mainly described. However, the present invention is applicable to a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode and a semiconductor laser and an optical integrated circuit using the same. Of course.

【0177】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従っ
て、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請
求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるも
のである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is determined only by the invention specifying matters according to the claims that are appropriate from the above description.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の構成を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a configuration of an ohmic electrode structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】オージェ電子分光(AES)法を用いて、本発
明の第1の実施の形態に係るオーミック電極構造体の深
さ方向の組成を分析した結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a result of analyzing a composition in a depth direction of the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention by using Auger electron spectroscopy (AES).

【図3】本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の製造工程を示す工程断面図(その1)であ
る。
FIG. 3 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating a process for manufacturing the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の製造工程を示す工程断面図(その2)であ
る。
FIG. 4 is a process cross-sectional view (No. 2) showing the manufacturing process of the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の製造工程を示す工程断面図(その3)であ
る。
FIG. 5 is a process cross-sectional view (No. 3) showing the manufacturing process of the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電
極構造体に基づくTLMコンタクト群の電流−電圧特性
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing current-voltage characteristics of a TLM contact group based on the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施の形態に係るオーミック電
極構造体に基づくTLMコンタクト群のTLM特性を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing TLM characteristics of a TLM contact group based on the ohmic electrode structure according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の構成を示す要部断面図である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view showing a configuration of an ohmic electrode structure according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の製造工程を示す工程断面図(その1)であ
る。
FIG. 9 is a process cross-sectional view (No. 1) illustrating the process of manufacturing the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施の形態に係るオーミック
電極構造体の製造工程を示す工程断面図(その2)であ
る。
FIG. 10 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the process of manufacturing the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施の形態に係るオーミック
電極構造体の製造工程を示す工程断面図(その3)であ
る。
FIG. 11 is a process cross-sectional view (No. 3) showing the manufacturing process of the ohmic electrode structure according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3の実施の形態に係るオーミック
電極構造体の構成を示す要部断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a principal part showing a configuration of an ohmic electrode structure according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施の形態に係るオーミック
電極構造体の製造工程を示す工程断面図(その1)であ
る。
FIG. 13 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating a process for manufacturing the ohmic electrode structure according to the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施の形態に係るオーミック
電極構造体の製造工程を示す工程断面図(その2)であ
る。
FIG. 14 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the process of manufacturing the ohmic electrode structure according to the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の他の実施の形態に係るオーミック電
極構造体の製造工程を示す工程断面図である。
FIG. 15 is a process cross-sectional view showing a process for manufacturing an ohmic electrode structure according to another embodiment of the present invention.

【図16】本発明の更に他の実施の形態に係るオーミッ
ク電極構造体の製造工程を示す工程断面図(その1)で
ある。
FIG. 16 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating a manufacturing process of an ohmic electrode structure according to still another embodiment of the present invention.

【図17】本発明の更に他の形態に係るオーミック電極
構造体の製造工程を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 17 is a process cross-sectional view (No. 2) illustrating the manufacturing process of the ohmic electrode structure according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SiC基板1 2,32 p型SiC領域 3 熱酸化膜 4 上部絶縁膜 5 フィールド絶縁膜 6 フィールド絶縁膜の開口部 7,47 電極膜 8 加熱反応層8 9 配線導体素片 17,27,57 Al−Ti系電極膜 19 Al膜 20 エピタキシャル成長層 21 エッチングマスク 22,23、34 フォトレジスト 33 イオン注入マスク 35 イオン注入スルー膜 44 酸素透過性絶縁膜 Reference Signs List 1 SiC substrate 1 2, 32 p-type SiC region 3 thermal oxide film 4 upper insulating film 5 field insulating film 6 opening of field insulating film 7, 47 electrode film 8 heating reaction layer 8 9 wiring conductor element 17, 27, 57 Al-Ti-based electrode film 19 Al film 20 Epitaxial growth layer 21 Etching mask 22, 23, 34 Photoresist 33 Ion implantation mask 35 Ion implantation through film 44 Oxygen permeable insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/744 H01L 21/265 F 29/78 652 29/72 29/74 C 21/336 29/78 658F 21/337 29/80 C 29/808 29/91 F 29/861 33/00 (72)発明者 谷本 智 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA03 BB36 CC01 DD08 DD09 DD16 DD17 DD19 DD64 DD65 DD68 DD78 DD83 FF13 GG06 GG09 GG12 GG18 HH15 5F003 BA97 BB08 BC08 BE08 BH00 BH07 BH08 BH18 BH99 BJ93 BM01 BP31 BZ01 BZ02 BZ03 5F005 AC04 AF02 AH02 GA01 5F041 AA24 CA33 CA73 CA82 CA83 CA84 CA87 CA92 CA98 5F102 GB01 GC01 GD04 GJ02 GL02 GS01 GS02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/744 H01L 21/265 F 29/78 652 29/72 29/74 C 21/336 29/78 658F 21/337 29/80 C 29/808 29/91 F 29/861 33/00 (72) Inventor Satoshi Tanimoto 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Nissan Motor Co., Ltd. F-term (reference) 4M104 AA03 BB36 CC01 DD08 DD09 DD16 DD17 DD19 DD64 DD65 DD68 DD78 DD83 FF13 GG06 GG09 GG12 GG18 HH15 5F003 BA97 BB08 BC08 BE08 BH00 BH07 BH08 BH18 BH99 BJ93 BM01 BP31 BZ01 BZ02 BZ03 CA01 CA01 CA01 AF01 CA023 GD04 GJ02 GL02 GS01 GS02

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素(SiC)基板と、 該SiC基板の表面に選択的に形成されたp型SiC領
域と、 該p型SiC領域の表面の一部から内部に進入し、且つ
該p型SiC領域の表面から上方に突出して形成された
加熱反応層と、 該加熱反応層が貫通する第1の開口部を有し、前記Si
C基板と前記p型SiC領域の表面に接して配置された
熱酸化膜と、 該熱酸化膜とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜であっ
て、前記第1の開口部に連続した第2の開口部を有し、
且つ前記熱酸化膜の表面に配置された上部絶縁膜と、 該上部絶縁膜の前記第2の開口部において、前記加熱反
応層の上部に配置されたAl及びTiの少なくとも一方
を含む金属からなる電極膜とからなることを特徴とする
オーミック電極構造体。
1. A silicon carbide (SiC) substrate, a p-type SiC region selectively formed on a surface of the SiC substrate, and a part of a surface of the p-type SiC region, wherein A heating reaction layer formed to project upward from the surface of the mold SiC region; and a first opening through which the heating reaction layer penetrates.
A thermal oxide film disposed in contact with the C substrate and the surface of the p-type SiC region; and a thermal oxide film, which is an insulating film having a different composition or density, and is a second oxide film continuous with the first opening. Has an opening,
An upper insulating film disposed on a surface of the thermal oxide film; and a metal including at least one of Al and Ti disposed on the heat reaction layer in the second opening of the upper insulating film. An ohmic electrode structure comprising an electrode film.
【請求項2】 前記電極膜は、下部のチタン・シリコン
(Ti−Si)合金膜と上部のチタン(Ti)膜とから
なる積層膜、下部のアルミニウム・シリコン(Al−S
i)合金膜と上部のアルミニウム(Al)膜とからなる
積層膜、及び下部のアルミニウム・チタン・シリコン
(Al−Ti−Si)合金膜と上部のアルミニウム・チ
タン(Al−Ti)合金膜とからなる積層膜からなるグ
ループの内の少なくとも一つの積層膜を含む金属膜であ
ることを特徴とする請求項1記載のオーミック電極構造
体。
2. The method according to claim 1, wherein the electrode film includes a laminated film including a lower titanium-silicon (Ti-Si) alloy film and an upper titanium (Ti) film, and a lower aluminum-silicon (Al-S
i) A laminated film composed of an alloy film and an upper aluminum (Al) film, and a lower aluminum-titanium-silicon (Al-Ti-Si) alloy film and an upper aluminum-titanium (Al-Ti) alloy film 2. The ohmic electrode structure according to claim 1, wherein the metal film includes at least one laminated film selected from a group consisting of laminated films. 3.
【請求項3】 前記加熱反応層は、金属の炭化物と金属
シリコン(Si)とを含む固溶体であることを特徴とす
る請求項1又は2記載のオーミック電極構造体。
3. The ohmic electrode structure according to claim 1, wherein the heat reaction layer is a solid solution containing metal carbide and metal silicon (Si).
【請求項4】 前記上部絶縁膜の絶縁破壊電界強度は、
前記熱酸化膜の絶縁破壊電界強よりも低いことを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1項記載のオーミック電極
構造体。
4. The breakdown electric field strength of the upper insulating film is:
4. The ohmic electrode structure according to claim 1, wherein the ohmic electrode structure has a lower breakdown electric field strength than the thermal oxide film. 5.
【請求項5】 前記上部絶縁膜の緩衝フッ酸溶液による
エッチング速度が、前記熱酸化膜の前記緩衝フッ酸溶液
によるエッチング速度よりも速いことを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項記載のオーミック電極構造体。
5. The etching method according to claim 1, wherein an etching rate of the upper insulating film by the buffered hydrofluoric acid solution is higher than an etching rate of the thermal oxide film by the buffered hydrofluoric acid solution. The described ohmic electrode structure.
【請求項6】 前記p型SiC領域の表面キャリア密度
は、1×1018/cm3〜5×1021/cm3であること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のオーミ
ック電極構造体。
6. The p-type SiC region according to claim 1, wherein a surface carrier density of the p-type SiC region is 1 × 10 18 / cm 3 to 5 × 10 21 / cm 3 . Ohmic electrode structure.
【請求項7】 前記熱酸化膜の厚さは2〜50nmであ
ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の
オーミック電極構造体。
7. The ohmic electrode structure according to claim 1, wherein said thermal oxide film has a thickness of 2 to 50 nm.
【請求項8】 前記熱酸化膜の厚さと前記上部絶縁膜の
厚さとを合計した値は、100nm〜3μmであること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載のオーミ
ック電極構造体。
8. The ohmic electrode structure according to claim 1, wherein a total value of a thickness of said thermal oxide film and a thickness of said upper insulating film is 100 nm to 3 μm. body.
【請求項9】 前記電極膜の最上部の位置が、前記第2
の開口部の内部に存在することを特徴とする請求項1〜
8のいずれか1項記載のオーミック電極構造体。
9. The method according to claim 1, wherein an uppermost position of the electrode film is the second position.
Characterized by being present inside the opening of (1).
9. The ohmic electrode structure according to any one of items 8 to 8.
【請求項10】 炭化珪素(SiC)基板の表面の少な
くとも一部に高不純物密度を有するp型SiC領域を形
成する工程と、 前記SiC基板の表面を洗浄する工程と、 前記SiC基板の表面をフィールド絶縁膜で被覆する工
程と、 前記p型SiC領域の少なくとも一部を露出するよう
に、前記フィールド絶縁膜に開口部を形成する工程と、 前記開口部の内部にAl−Ti系電極膜を配設する工程
と、 酸素(O2)及び水(H2O)の分圧が共に1×10-3
Pa〜1×10-10Paの非酸化性雰囲気中におい
て、前記SiC基板を熱処理し、前記Al−Ti系電極
膜と前記SiC基板との加熱反応層を生成する工程とを
有することを特徴とするオーミック電極構造体の製造方
法。
10. A step of forming a p-type SiC region having a high impurity density on at least a part of a surface of a silicon carbide (SiC) substrate; a step of cleaning the surface of the SiC substrate; Covering with a field insulating film; forming an opening in the field insulating film so as to expose at least a part of the p-type SiC region; and forming an Al-Ti based electrode film inside the opening. And the partial pressures of oxygen (O 2 ) and water (H 2 O) are both 1 × 10 −3
Heat-treating the SiC substrate in a non-oxidizing atmosphere of Pa to 1 × 10 −10 Pa to generate a heat reaction layer between the Al—Ti-based electrode film and the SiC substrate. For producing an ohmic electrode structure.
【請求項11】 前記フィールド絶縁膜で被覆する工程
は、 熱酸化により、前記SiC基板の表面に熱酸化膜を成長
する工程と、 該熱酸化膜の上部に、熱酸化以外の方法で、絶縁膜を堆
積する工程とからなることを特徴とする請求項10記載
のオーミック電極構造体の製造方法。
11. The step of coating with a field insulating film includes: a step of growing a thermal oxide film on the surface of the SiC substrate by thermal oxidation; 11. The method for manufacturing an ohmic electrode structure according to claim 10, comprising a step of depositing a film.
【請求項12】 前記フィールド絶縁膜で被覆する工程
は、 熱酸化以外の方法で、前記SiC基板の表面に酸素透過
性絶縁膜を堆積する工程と、 該酸素透過性絶縁膜の堆積後に、熱酸化により、前記S
iC基板の表面と前記酸素透過性絶縁膜との界面に、熱
酸化膜を成長する工程とからなることを特徴とする請求
項10記載のオーミック電極構造体の製造方法。
12. The step of coating with a field insulating film includes: a step of depositing an oxygen-permeable insulating film on the surface of the SiC substrate by a method other than thermal oxidation; By oxidation, the S
11. The method for manufacturing an ohmic electrode structure according to claim 10, comprising a step of growing a thermal oxide film on an interface between the surface of the iC substrate and the oxygen-permeable insulating film.
【請求項13】 炭化珪素(SiC)基板の表面の少な
くとも一部に高不純物密度を有するp型SiC領域を形
成する工程と、 前記SiC基板の表面を洗浄する工程と、 熱酸化以外の方法で、前記SiC基板の表面に酸素透過
性絶縁膜を堆積する工程と、 前記p型SiC領域の一部を選択的に露出するように、
前記酸素透過性絶縁膜に開口部を形成する工程と、 該開口部を形成する工程後に、熱酸化により、該開口部
に露出した前記SiC基板の表面、及び前記SiC基板
の表面と前記酸素透過性絶縁膜との界面に、熱酸化膜を
成長する工程と、 前記開口部に成長した前記熱酸化膜を除去する工程と、 前記熱酸化膜が除去された前記開口部の内部に、アルミ
ニウム・チタン(Al−Ti)系電極膜を配設する工程
と、 非酸化性雰囲気中において、前記SiC基板を熱処理し
前記Al−Ti系電極膜と前記SiC基板との加熱反応
層を生成する工程とを有することを特徴とするオーミッ
ク電極構造体の製造方法。
13. A method of forming a p-type SiC region having a high impurity density on at least a part of a surface of a silicon carbide (SiC) substrate, a step of cleaning the surface of the SiC substrate, and a method other than thermal oxidation. Depositing an oxygen-permeable insulating film on the surface of the SiC substrate; and selectively exposing a part of the p-type SiC region.
Forming an opening in the oxygen-permeable insulating film; and after the step of forming the opening, the surface of the SiC substrate exposed to the opening by thermal oxidation, and the surface of the SiC substrate and the oxygen transmission surface. Growing a thermal oxide film at the interface with the conductive insulating film; removing the thermal oxide film grown in the opening; and removing aluminum from the opening from which the thermal oxide film has been removed. Disposing a titanium (Al-Ti) -based electrode film; and heat-treating the SiC substrate in a non-oxidizing atmosphere to form a heating reaction layer between the Al-Ti-based electrode film and the SiC substrate. A method for producing an ohmic electrode structure, comprising:
【請求項14】 前記加熱反応層を生成する工程は、酸
素(O2)及び水(H2O)の分圧が共に1×10-3
a〜1×10-10Paである雰囲気中で実施されるこ
とを特徴とする請求項13記載のオーミック電極構造体
の製造方法。
14. The step of forming the heat reaction layer is performed in the case where the partial pressures of oxygen (O 2 ) and water (H 2 O) are both 1 × 10 −3 P
The method for manufacturing an ohmic electrode structure according to claim 13, wherein the method is performed in an atmosphere of a to 1 x 10 -10 Pa.
【請求項15】前記Al−Ti系電極膜を配設する工程
は、 アルミニウム(Al)層の上にチタン(Ti)層を堆積
する工程、 Ti層の上にAl層を堆積する工程、 アルミニウム・チタン(Al−Ti)合金膜を堆積する
工程からなるグループの内の少なくとも一つの工程を含
むことを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項記
載のオーミック電極構造体の製造方法。
15. The step of arranging the Al—Ti-based electrode film includes the steps of: depositing a titanium (Ti) layer on an aluminum (Al) layer; depositing an Al layer on a Ti layer; The method for manufacturing an ohmic electrode structure according to any one of claims 10 to 14, further comprising at least one step in a group consisting of a step of depositing a titanium (Al-Ti) alloy film.
【請求項16】 前記開口部を形成する工程は、 フォトリソグラフィ法により、前記フィールド絶縁膜の
上部にエッチングマスクを形成する工程と、 該エッチングマスクを用いて、前記p型SiC領域の少
なくとも一部の上部に前記フィールド絶縁膜が残留する
ように、前記フィールド絶縁膜の一部をドライ・エッチ
ングで除去する工程と、 残留した前記フィールド絶縁膜をウェット・エッチング
で除去し、前記p型SiC領域の少なくとも一部を露出
する工程と、 超純水によるリンスで、露出した前記p型SiC領域を
清浄化する工程とからなることを特徴とする請求項10
〜12のいずれか1項記載のオーミック電極構造体の製
造方法。
16. The step of forming the opening includes a step of forming an etching mask on the field insulating film by a photolithography method, and at least a part of the p-type SiC region using the etching mask. Removing a part of the field insulating film by dry etching so that the field insulating film remains on the upper part of the semiconductor device; and removing the remaining field insulating film by wet etching to form the p-type SiC region. 11. The method according to claim 10, comprising: exposing at least a part of the p-type SiC region by rinsing with ultrapure water.
13. The method for producing an ohmic electrode structure according to any one of claims 12 to 12.
【請求項17】 前記Al−Ti系電極膜を配設する工
程は、 前記エッチングマスクが、前記フィールド絶縁膜の上部
に残留した状態で、前記Al−Ti系電極膜を前記エッ
チングマスクの上部及び前記開口部を含む全面に堆積す
る工程と、 該全面に堆積する工程の後、前記エッチングマスクを除
去することにより、前記Al−Ti系電極膜を前記開口
部の内部にのみ選択的に残留させる工程とからなること
を特徴とする請求項16記載のオーミック電極構造体の
製造方法。
17. The method according to claim 17, wherein the step of disposing the Al-Ti-based electrode film comprises: forming the Al-Ti-based electrode film on the upper surface of the etching mask while the etching mask remains on the field insulating film. After the step of depositing over the entire surface including the opening, and the step of depositing over the entire surface, the etching mask is removed so that the Al—Ti-based electrode film is selectively left only inside the opening. 17. The method for manufacturing an ohmic electrode structure according to claim 16, comprising the steps of:
【請求項18】 前記開口部を形成する工程は、 フォトリソグラフィ法により、前記酸素透過性絶縁膜の
上部にエッチングマスクを形成する工程と、 該エッチングマスクを用いて、前記p型SiC領域の少
なくとも一部の上部に前記酸素透過性絶縁膜が残留する
ように、前記酸素透過性絶縁膜の一部を除去する工程
と、 残留した前記酸素透過性絶縁膜をウェット・エッチング
で除去し、前記p型SiC領域の少なくとも一部を露出
する工程と、 超純水によるリンスで、露出した前記p型SiC領域を
清浄化する工程とからなることを特徴とする請求項13
又は14記載のオーミック電極構造体の製造方法。
18. The step of forming the opening, the step of forming an etching mask on the oxygen-permeable insulating film by photolithography, and the step of forming at least the p-type SiC region using the etching mask. Removing a part of the oxygen-permeable insulating film so that the oxygen-permeable insulating film remains on a part of the upper part; removing the remaining oxygen-permeable insulating film by wet etching; 14. A method comprising: exposing at least a part of the p-type SiC region; and cleaning the exposed p-type SiC region by rinsing with ultrapure water.
15. A method for producing an ohmic electrode structure according to item 14.
【請求項19】炭化珪素(SiC)基板と、 該SiC基板の表面に選択的に形成された主電極領域と
して機能するp型SiC領域と、 該p型SiC領域の表面の一部から内部に進入し、且つ
該p型SiC領域の表面から上方に突出して形成された
加熱反応層と、 該加熱反応層が貫通する第1の開口部を有し、前記Si
C基板と前記p型SiC領域の表面に接して配置された
熱酸化膜と、 該熱酸化膜とは組成若しくは密度の異なる絶縁膜であっ
て、前記第1の開口部に連続した第2の開口部を有し、
且つ前記熱酸化膜の表面に配置された上部絶縁膜と、 該上部絶縁膜の前記第2の開口部において、前記加熱反
応層の上部に配置されたAl及びTiの少なくとも一方
を含む金属からなる電極膜と、 該電極膜に接続される主電極配線とからなることを特徴
とする半導体装置。
19. A silicon carbide (SiC) substrate, a p-type SiC region selectively functioning as a main electrode region formed on the surface of the SiC substrate, and a part of the surface of the p-type SiC region into the inside. A heat reaction layer formed to penetrate and protrude upward from the surface of the p-type SiC region; and a first opening through which the heat reaction layer penetrates.
A thermal oxide film disposed in contact with the C substrate and the surface of the p-type SiC region; and a thermal oxide film, which is an insulating film having a different composition or density, and is a second oxide film continuous with the first opening. Has an opening,
An upper insulating film disposed on a surface of the thermal oxide film; and a metal including at least one of Al and Ti disposed on the heat reaction layer in the second opening of the upper insulating film. A semiconductor device comprising: an electrode film; and a main electrode wiring connected to the electrode film.
【請求項20】 前記電極膜は、下部のチタン・シリコ
ン(Ti−Si)合金膜と上部のチタン(Ti)膜とか
らなる積層膜、下部のアルミニウム・シリコン(Al−
Si)合金膜と上部のアルミニウム(Al)膜とからな
る積層膜、及び下部のアルミニウム・チタン・シリコン
(Al−Ti−Si)合金膜と上部のアルミニウム・チ
タン(Al−Ti)合金膜とからなる積層膜からなるグ
ループの内の少なくとも一つの積層膜を含む金属膜であ
ることを特徴とする請求項19記載の半導体装置。
20. A laminated film comprising a lower titanium-silicon (Ti-Si) alloy film and an upper titanium (Ti) film, and a lower aluminum-silicon (Al-
A laminated film composed of an Si) alloy film and an upper aluminum (Al) film, and a lower aluminum-titanium-silicon (Al-Ti-Si) alloy film and an upper aluminum-titanium (Al-Ti) alloy film 20. The semiconductor device according to claim 19, wherein the semiconductor device is a metal film including at least one stacked film in a group of stacked films.
【請求項21】 前記加熱反応層は、金属の炭化物と金
属シリコン(Si)とを含む固溶体であることを特徴と
する請求項19又は20記載の半導体装置。
21. The semiconductor device according to claim 19, wherein the heat reaction layer is a solid solution containing a metal carbide and metallic silicon (Si).
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