JP2010086999A - 半導体デバイス用裏面電極、半導体デバイスおよび半導体デバイス用裏面電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】剥離を十分に抑制することができ、さらには低抵抗でもあって特性に優れた半導体デバイス用裏面電極、その半導体デバイス用裏面電極を含む半導体デバイスおよびその半導体デバイス用裏面電極の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体上のニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱して形成されたニッケルシリサイド層と、ニッケルシリサイド層上に設置されたチタン層と、チタン層上に設置された金属層とを含み、金属層は、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種である、半導体デバイス用裏面電極、その半導体デバイス用裏面電極を含む半導体デバイスおよびその半導体デバイス用裏面電極の製造方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体デバイス用裏面電極、半導体デバイスおよび半導体デバイス用裏面電極の製造方法に関し、特に、剥離を十分に抑制することができ、さらには低抵抗でもあって特性に優れた半導体デバイス用裏面電極、その半導体デバイス用裏面電極を含む半導体デバイスおよびその半導体デバイス用裏面電極の製造方法に関する。

従来からパワーデバイスとして用いられている半導体デバイスは、半導体材料としてシリコンを用いたものが主流となっている。また、高耐圧かつ大電流のパワーデバイスに用いられる半導体デバイスとしては、裏面側に低抵抗なオーミック電極を備えた裏面電極を有する縦型の半導体デバイスが主流となっている。

このような縦型の半導体デバイスをはんだ接合するための裏面電極には様々な材料および構造のものが用いられているが、その中の１つとして、チタン層とニッケル層と金層との積層体（Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ）が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。

また、近年では、シリコンに比べて絶縁破壊電圧が高い等の優れた特性を有し、低損失で高温動作が可能なパワーデバイスとして、炭化ケイ素を用いた半導体デバイスが大きく期待されている。

このような炭化ケイ素を用いた半導体デバイスの電極としては、ｎ型炭化ケイ素基板にニッケル層を真空蒸着で形成した後に加熱して形成されたものが提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。

また、特許文献１には、従来の炭化ケイ素を用いた縦型の半導体デバイスの裏面電極として、ｎ型炭化ケイ素基板にニッケル層を形成した後に加熱することによってｎ型炭化ケイ素基板とオーミックコンタクトをとるニッケルシリサイド層を形成し、そのニッケルシリサイド層上にニッケル層およびカソード電極が順次積層された構成の裏面電極が記載されている（たとえば、特許文献１の段落［０００２］〜［０００３］参照）。しかしながら、この従来の裏面電極においては、ニッケル層およびカソード電極がニッケルシリサイド層から剥がれやすいという問題があった。

そこで、特許文献１においては、ニッケルシリサイド層の形成時にニッケルシリサイド層の表面に残るニッケル層を除去した後にチタン層、ニッケル層および銀層をこの順に積層してなるカソード電極を形成した構成の裏面電極とすることによって、剥がれ不良を抑制することが提案されている（たとえば、特許文献１の段落［００２０］〜［００２５］参照）。
特開２００８−５３２９１号公報 粥川 君治等、「パワーデバイス裏面電極と鉛フリーはんだの界面構造と接合性」、デンソーテクニカルレビュー、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．２、２００６年 電子技術総合研究所 先進パワーデバイス研究室 材料科学部 ハードエレクトロニクス・ラボ、「ＳｉＣパワー素子プロセスでブレークスルー」、電子技術総合研究所ニュース、Ｖｏｌ．６１２、２００１年１月、ｐ．４〜ｐ．８

しかしながら、特許文献１で剥がれ不良が抑制できるとされている構成の裏面電極においても未だニッケルシリサイド層とチタン層との密着性が低く、半導体デバイスのチップカット時にカソード電極がニッケルシリサイド層から剥がれてしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、剥離を十分に抑制することができ、さらには低抵抗でもあって特性に優れた半導体デバイス用裏面電極、その半導体デバイス用裏面電極を含む半導体デバイスおよびその半導体デバイス用裏面電極の製造方法を提供することにある。

本発明は、半導体上のニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱して形成されたニッケルシリサイド層と、ニッケルシリサイド層上に設置されたチタン層と、チタン層上に設置された金属層とを含み、金属層は、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種である、半導体デバイス用裏面電極である。

ここで、本発明の半導体デバイス用裏面電極においては、半導体は炭化ケイ素であることが好ましい。

また、本発明の半導体デバイス用裏面電極においては、ニッケルシリサイド層とチタン層との間にニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体が設置されていることが好ましい。

また、本発明は、上記のいずれかの半導体デバイス用裏面電極を含む半導体デバイスである。

また、本発明は、半導体上にニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を形成する工程と、ニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱することによってニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体の半導体側の一部にニッケルシリサイド層を形成する工程と、ニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を除去する工程と、ニッケルシリサイド層上にチタン層を形成する工程と、チタン層上に、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種の金属層を形成する工程とを含む半導体デバイス用裏面電極の製造方法である。

さらに、本発明は、半導体上にニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を形成する工程と、ニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱することによってニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体の半導体側の一部にニッケルシリサイド層を形成する工程と、ニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体上にチタン層を形成する工程とチタン層上に、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種の金属層を形成する工程とを含む半導体デバイス用裏面電極の製造方法である。

また、上記の本発明の半導体デバイス用裏面電極の製造方法において、半導体は炭化ケイ素であることが好ましい。

本発明によれば、剥離を十分に抑制することができ、さらには低抵抗でもあって特性に優れた半導体デバイス用裏面電極、その半導体デバイス用裏面電極を含む半導体デバイスおよびその半導体デバイス用裏面電極の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明の半導体デバイス用裏面電極の一例を用いた本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの模式的な断面図を示す。図１に示すショットキーダイオードは、半導体基板１と、半導体基板１の表面上に設置された半導体層２と、半導体層２上の表面に設置されたショットキー電極４と、半導体基板１の裏面上に設置されたニッケルシリサイド層３と、ニッケルシリサイド層３の裏面上に設置されたチタン層５と、チタン層５の裏面上に設置された金属層６とを備えた構成となっている。

ここで、半導体基板１としては、たとえば半導体材料からなる基板を用いることができ、なかでもｎ型の炭化ケイ素基板を用いることが好ましい。半導体基板１としてｎ型の炭化ケイ素基板を用いた場合には、炭化ケイ素はシリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料であるため、シリコン基板を用いた場合と比べてショットキーダイオードを高電圧下で大電流による駆動を行なうことができる傾向にある。

また、半導体層２としては、たとえば半導体材料からなる層を用いることができ、なかでも炭化ケイ素を用いることが好ましい。たとえば、半導体基板１としてｎ型の炭化ケイ素基板を用いた場合には、半導体基板１の表面上に炭化ケイ素からなる半導体層２をエピタキシャル成長させてショットキーダイオードを形成することができるため、そのようにして形成されたショットキーダイオードは上記と同様の理由により高電圧下で大電流による駆動を行なうことができる傾向にある。

また、ショットキー電極４としては、たとえば半導体層２とショットキー接合を形成する従来から公知のショットキー電極を用いることができ、たとえば、半導体層２が炭化ケイ素からなる場合には、半導体層２側からチタン層とアルミニウム層をこの順序で積層した積層体などを用いることができる。

また、ニッケルシリサイド層３は、ニッケルがシリサイド化した層であり、Ｎｉ₂Ｓｉの化学式で表わされる化合物からなる層である。

ここで、ニッケルシリサイド層３の厚さは、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。ニッケルシリサイド層３の厚さが２００ｎｍ以下である場合、特に１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合には、ニッケルシリサイド層３が薄すぎることによる特性のばらつきを低減することができるとともに、ニッケルシリサイド層３が厚すぎることによる半導体基板１からの剥離を有効に抑止することができる傾向にある。

また、チタン層５としては、たとえば従来から公知のチタンからなる層を用いることができる。

ここで、チタン層５の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましい。チタン層５の厚さが５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である場合、特に２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である場合には、チタン層５が薄すぎることによるニッケルシリサイド層３との密着性の低下を有効に抑止することができるとともに、チタン層５が厚すぎることによるチタン層５の高抵抗化を有効に抑止することができる傾向にある。

また、金属層６としては、ニッケル層、白金層、銀層、ニッケル層と銀層との積層体（ニッケル層と銀層との積層順序は問わない。）およびニッケル層と金層との積層体（ニッケル層と銀層との積層順序は問わない。）からなる群から選択される少なくとも１種が用いられる。なお、金属層６として、上記の層から２層以上選択される場合には、たとえばニッケル層と白金層との積層体のように積層構成になることは言うまでもない。

ここで、金属層６の厚さは、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。金属層６の厚さが５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である場合、特に１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である場合には、金属層６が薄すぎることによるチタン層５との密着性の低下を有効に抑止することができるとともに、金属層６が厚すぎることによる金属層６の高抵抗化を有効に抑止することができる傾向にある。

なお、本実施の形態においては、ニッケルシリサイド層３とチタン層５と金属層６との積層体から本発明の半導体デバイス用裏面電極が構成されている。

以下、図２〜図６の模式的断面図を参照して、図１に示すショットキーダイオードの製造方法の一例について説明する。

まず、図２に示すように、半導体基板１の表面上に半導体層２を形成する。ここで、半導体層２は、たとえば従来から公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより、半導体基板１の表面上にエピタキシャル成長させることなどによって形成することができる。

次に、図３に示すように、半導体基板１の裏面上にニッケルシリコン合金層８を形成する。なお、ニッケルシリコン合金層８の代わりにニッケル層とシリコン層との積層体（ニッケル層とシリコン層との積層順序は問わないが、半導体基板１側からニッケル層、シリコン層の順序で積層されていることが好ましい。）を形成してもよい。ここで、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体は、たとえば、スパッタ法または真空蒸着法などにより形成することができる。

なお、ニッケルシリコン合金層８は、ニッケルとシリコンとが混在している層のことである。ここで、ニッケルシリコン合金層８は、たとえば、後述するニッケルシリコン合金層８の加熱前はアモルファスであるが、後述するニッケルシリコン合金層８の加熱後に多結晶化することもある。

次に、図４に示すように、半導体基板１の裏面上のニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱することによって、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の半導体基板１側の一部をニッケルシリサイド層３とする。ここで、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の加熱は、たとえばアルゴンガス雰囲気における大気圧近傍の圧力下で、たとえば９００℃以上１１００℃以下の温度で、たとえば３０秒以上３０分以下の時間だけ加熱することにより行なうことができる。また、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の加熱は、たとえば、従来から公知の加熱炉を用いて加熱する方法または従来から公知の赤外線ランプを用いたＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて加熱する方法などがある。

次に、図５に示すように、半導体層２の表面上にショットキー電極４を形成する。ここで、ショットキー電極４は、たとえばＥＢ（Electron Beam）蒸着法などにより形成することができる。また、ショットキー電極４の形成後は、ショットキー電極４と半導体層２との密着性を高めることを目的としてショットキー電極４を加熱してもよい。また、ショットキー電極４の形成後に、たとえば従来から公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、ショットキー電極４のパターンニングを行なってもよい。また、ショットキー電極４の形成前および／または形成後に、半導体層２の表面上に、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）などの酸化物膜を形成してもよい。

次に、図６に示すように、ニッケルシリサイド層３の裏面上に残っているニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を除去することによって、ニッケルシリサイド層３の裏面を露出させる。ここで、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の除去は、たとえば従来から公知のＳＰＭ（Sulfuric acid Hydrogen Peroxide Mixture：硫酸と過酸化水素水との混合液）、王水およびフッ酸などを用いて行なうことができる。

次に、図７に示すように、ニッケルシリサイド層３の裏面上にチタン層５を形成する。その後、チタン層５上に金属層６を形成することによって、図１に示す構成のショットキーダイオードを製造することができる。なお、金属層６の裏面上には、たとえば金層などの導電層をさらに形成してもよい。また、チタン層５、金属層６および導電層は、たとえばＥＢ蒸着法などにより形成することができる。

その後、以上のようにして形成された図１に示す構成のショットキーダイオードは、たとえば図８に示すように、ショットキーダイオードの裏面がダイボンディング用基板９に接合されて用いられることになる。

以上のように、本発明においては、半導体基板１の裏面上にニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を形成し、そのニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱してニッケルシリサイド層３を形成している。そして、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱して形成されたニッケルシリサイド層３の裏面上にチタン層５を形成している。

従来の特許文献１のようにニッケル層を形成した後に加熱することによってニッケルシリサイド層を形成した場合には、ニッケルシリサイド層の表面荒れが多く、ニッケルシリサイド層とチタン層との密着性に問題があった。

しかしながら、本発明のように、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱してニッケルシリサイド層３を形成した場合には、従来のようにニッケル層を形成した後に加熱することによってニッケルシリサイド層を形成した場合と比べて、ニッケルシリサイド層３とチタン層５との密着性が向上するためチタン層５の剥離を十分に抑制することができる。これは、たとえばニッケルシリサイド層３が接する半導体基板１が炭化ケイ素などの炭素を含む半導体であるときには、炭素を含む半導体からなる半導体基板１からの炭素の析出が抑制されるためと考えられる。

さらには、本発明のようにして半導体基板１の裏面上に形成された半導体デバイス用裏面電極は、低抵抗でもあるために特性に優れたものとすることができる。

＜実施の形態２＞
図９に、本発明の半導体デバイス用裏面電極の他の一例を用いた本発明の半導体デバイスの他の一例であるショットキーダイオードの模式的な断面図を示す。図９に示す構成のショットキーダイオードは、ニッケルシリサイド層３とチタン層５との間にニッケルシリコン合金層８が設置されていることに特徴がある。なお、ニッケルシリコン合金層８の代わりにニッケル層とシリコン層との積層体が設置されていてもよい。

したがって、本実施の形態においては、ニッケルシリサイド層３とニッケルシリコン合金層８（またはニッケル層とシリコン層との積層体）とチタン層５と金属層６との積層体から本発明の半導体デバイス用裏面電極が構成されていることになる。

以下、図９に示す構成のショットキーダイオードの製造方法の一例について説明する。
まず、図２に示すように、半導体基板１の表面上に半導体層２を形成した後に、図３に示すように、半導体基板１の裏面上にニッケルシリコン合金層８を形成する。ここでも、ニッケルシリコン合金層８の代わりにニッケル層とシリコン層との積層体（ニッケル層とシリコン層との積層順序は問わないが、半導体基板１側からニッケル層、シリコン層の順序で積層されていることが好ましい。）を形成してもよい。

ここで、ニッケルシリコン合金層８中におけるシリコン（Ｓｉ）の原子数とニッケル（Ｎｉ）の原子数との比（Ｓｉの原子数／Ｎｉの原子数）は特には限定されないが、なかでも０．４以上０．６以下であることが好ましく、０．４５以上０．５５以下であることがより好ましい。上記の比（Ｓｉの原子数／Ｎｉの原子数）が０．４以上０．６以下である場合、特に０．４５以上０．５５以下である場合には、ニッケルシリコン合金層８の表面荒れを低減することができるため、ニッケルシリコン合金層８と後述するチタン層５との接触抵抗が小さくなり、さらにはニッケルシリコン合金層８とチタン層５との接合強度が増加する傾向にある。

そして、図４に示すように、半導体基板１の裏面上のニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱することによって、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の半導体基板１側の一部をニッケルシリサイド層３とする。

次に、図５に示すように、半導体層２の表面上にショットキー電極４を形成する。ここまでの工程は、実施の形態１と同様である。

次に、図１０に示すように、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を除去することなく、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の裏面上にチタン層５を形成する。その後、チタン層５上に金属層６を形成することによって、図９に示す構成のショットキーダイオードを製造することができる。なお、金属層６の裏面上には、たとえば金層などの導電層をさらに形成してもよい。

その後、以上のようにして形成された図９に示す構成のショットキーダイオードは、たとえば図１１に示すように、ショットキーダイオードの裏面がダイボンディング用基板９に接合されて用いられることになる。

以上のように、本実施の形態においては、半導体基板１の裏面上にニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を形成し、そのニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱してニッケルシリサイド層３を形成した後に、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体を除去することなく、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体の裏面上にチタン層５を形成している。

この場合にも、従来のようにニッケル層を形成した後に加熱することによってニッケルシリサイド層を形成した場合と比べて、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体とチタン層５との密着性が向上するため、チタン層５の剥離を十分に抑制することができる。これは、たとえばニッケルシリサイド層３が接する半導体基板１が炭化ケイ素などの炭素を含む半導体であるときには、炭素を含む半導体からなる半導体基板１からの炭素の析出が抑制されるためと考えられる。

また、この場合には、ニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体が除去されていないことから、ニッケルシリサイド層３の裏面が露出した場合にその裏面に形成される自然酸化膜による裏面汚染を抑制することができる。

したがって、本実施の形態のように、ニッケルシリコン合金層８を除去することなくニッケルシリコン合金層８の裏面上にチタン層５を形成した場合には、ニッケルシリコン合金層８を除去する工程を省略することができるために製造工程を簡略化することができるとともに、オーミック特性の劣化に起因するニッケルシリサイド層３の裏面の自然酸化膜の発生もニッケルシリコン合金層８またはニッケル層とシリコン層との積層体により抑えることができ、半導体デバイス用裏面電極が低抵抗となることから、特性に優れたものとすることができる。

本実施の形態における上記以外の説明は実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。

＜実施例１＞
まず、ｎ型の炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなるＳｉＣ基板を用意し、その用意したＳｉＣ基板の表面上に厚さ１０μｍのＳｉＣ層をＣＶＤ法によってエピタキシャル成長させた。

次に、ＮｉからなるターゲットおよびＳｉからなるターゲットをそれぞれ用いたスパッタリングを行なうことによって、スパッタ法により、ＳｉＣ基板の裏面上にニッケルシリコン合金層を形成した。

ここで、ニッケルシリコン合金層を構成するＳｉの原子数とＮｉの原子数との比（Ｓｉの原子数／Ｎｉの原子数）をオージェ電子分光分析法により測定した結果、Ｓｉの原子数とＮｉの原子数との比（Ｓｉの原子数／Ｎｉの原子数）は０．５１であることが確認された。

次に、ＳｉＣ基板の裏面上のニッケルシリコン合金層を加熱することによって、ニッケルシリコン合金層のＳｉＣ基板側の一部を厚さ５０ｎｍのニッケルシリサイド層とした。

ここで、ニッケルシリコン合金層の加熱は、ニッケルシリコン合金層を形成した後のＳｉＣ基板を加熱炉内に設置し、アルゴンガス雰囲気中において大気圧下で１０００℃で１０分間加熱することにより行なった。

次に、ＳｉＣ基板上のＳｉＣ層の表面上に、厚さ１０ｎｍのチタン層と厚さ３μｍのアルミニウム層とをこの順序でＥＢ蒸着法により形成して、チタン層とアルミニウム層との積層体からなるショットキー電極を形成した。

次に、フォトリソグラフィ技術を用いてショットキー電極の表面に所定の形状に開口部を有するレジストパターンを形成し、その後、エッチング技術によってレジストパターンの開口部の形状にショットキー電極を除去することによって、ショットキー電極のパターンニングを行なった。その後、ショットキー電極の表面からレジストパターンを行なった。

次に、ショットキー電極とＳｉＣ層との密着性を高めるために、ショットキー電極を３００℃で３０分間加熱した。

次に、上記の加熱後のニッケルシリサイド層の裏面側をＳＰＭに浸漬させて加熱することによりニッケルシリサイド層の裏面側の洗浄を行なうことによって、有機物を除去した。

次に、ニッケルシリサイド層の裏面側を王水に浸漬させることによって、ニッケルシリサイド層の裏面のニッケルシリコン合金層の除去を行なった。

次に、ニッケルシリコン合金層の除去後のニッケルシリサイド層の裏面をフッ酸に浸漬させることにより、ニッケルシリサイド層の裏面に形成された自然酸化膜の除去を行なった。その後、ニッケルシリサイド層の裏面を純水で洗浄した。

次に、ニッケルシリサイド層の裏面上に１００ｎｍの厚さのチタン層、３００ｎｍの厚さのニッケル層および１００ｎｍの厚さの金層をこの順序でＥＢ蒸着法により形成することによって、実施例１のショットキーダイオードを作製した。

そして、上記のようにして作製した実施例１のショットキーダイオードの裏面をダイボンディング用基板に接合した後、実施例１のショットキーダイオードの電流−電圧特性について評価した。その結果を図１２に示す。

なお、実施例１のショットキーダイオードの電流−電圧特性は、上記のようにして実施例１のショットキーダイオードを複数作製して、複数の実施例１のショットキーダイオードのそれぞれについて電流−電圧特性を評価した。

＜比較例１＞
チタン層を形成せずに、ニッケルシリサイド層の裏面上にニッケル層および金層をこの順序でＥＢ蒸着法により形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１のショットキーダイオードを作製した。すなわち、比較例１のショットキーダイオードのＳｉＣ基板の裏面上に形成された裏面電極は、ニッケルシリサイド層とニッケル層と金層との積層体から形成された。

そして、上記の実施例１と同様にして、比較例１のショットキーダイオードの電流−電圧特性について評価した。その結果を図１３に示す。

＜比較例２＞
チタン層、ニッケル層および金層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例２のショットキーダイオードを作製した。すなわち、比較例２のショットキーダイオードのＳｉＣ基板の裏面上に形成された裏面電極は、ニッケルシリサイド層のみから形成された。

そして、上記の実施例１と同様にして、比較例２のショットキーダイオードの電流−電圧特性について評価した。その結果を図１４に示す。

＜評価結果＞
図１２〜図１４を比較すると明らかなように、実施例１のショットキーダイオードは、比較例２および比較例３のショットキーダイオードと比較して、より低い電圧でより大きな電流が流れることになることから、低抵抗であり、特性に優れることが確認された。

また、ＳｉＣ層の表面上にニッケル層を形成した後にニッケル層を加熱することによってニッケルシリサイド層を形成したこと以外は実施例１と同様にして別途、比較例３のショットキーダイオードを作製した。

そして、実施例１のショットキーダイオードと比較例３のショットキーダイオードとについて、チタン層の剥離性を評価したところ、比較例３のショットキーダイオードと比較して、実施例１のショットキーダイオードの方が、ニッケルシリサイド層とチタン層との密着性に優れ、チタン層が剥離しにくかったことが確認された。

上記の実験結果により、ニッケルシリコン合金層を加熱してニッケルシリサイド層を形成し、そのニッケルシリサイド層の表面上にチタン層を形成して作製された実施例１のショットキーダイオードは、チタン層の剥離を十分に抑制することができ、低抵抗であって特性に優れていることが確認された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

上記においては、本発明の半導体デバイス用裏面電極をショットキーダイオードに用いる場合について主に説明したが、本発明の半導体デバイス用裏面電極はショットキーダイオードに用いる場合に限定されず、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＪＦＥＴ（Junction Field Effect Transistor）などの半導体デバイスにも好適に用いることができる。

本発明の半導体デバイス用裏面電極の一例を用いた本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイスの一例であるショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 図１に示す構成のショットキーダイオードをダイボンディング用基板に接合した構成の一例の模式的な断面図である。 本発明の半導体デバイス用裏面電極の他の一例を用いた本発明の半導体デバイスの他の一例であるショットキーダイオードの模式的な断面図である。 図９に示す構成のショットキーダイオードの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。 図９に示す構成のショットキーダイオードをダイボンディング用基板に接合した構成の一例の模式的な断面図である。 実施例１のショットキーダイオードの電流−電圧特性について評価した結果を示す図である。 比較例１のショットキーダイオードの電流−電圧特性について評価した結果を示す図である。 比較例２のショットキーダイオードの電流−電圧特性について評価した結果を示す図である。

符号の説明

１ 半導体基板、２ 半導体層、３ ニッケルシリサイド層、４ ショットキー電極、５ チタン層、６ 金属層、８ ニッケルシリコン合金層、９ ダイボンディング用基板。

Claims (7)

1. 半導体上のニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を加熱して形成されたニッケルシリサイド層と、
   前記ニッケルシリサイド層上に設置されたチタン層と、
   前記チタン層上に設置された金属層とを含み、
   前記金属層は、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種である、半導体デバイス用裏面電極。
2. 前記半導体は炭化ケイ素であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体デバイス用裏面電極。
3. 前記ニッケルシリサイド層と前記チタン層との間に、ニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体が設置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体デバイス用裏面電極。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の半導体デバイス用裏面電極を含む、半導体デバイス。
5. 半導体上にニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を形成する工程と、
   前記ニッケルシリコン合金層または前記積層体を加熱することによって前記ニッケルシリコン合金層または前記積層体の前記半導体側の一部にニッケルシリサイド層を形成する工程と、
   前記ニッケルシリコン合金層または前記積層体を除去する工程と、
   前記ニッケルシリサイド層上にチタン層を形成する工程と、
   前記チタン層上に、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種の金属層を形成する工程とを含む、半導体デバイス用裏面電極の製造方法。
6. 半導体上にニッケルシリコン合金層またはニッケル層とシリコン層との積層体を形成する工程と、
   前記ニッケルシリコン合金層または前記積層体を加熱することによって前記ニッケルシリコン合金層または前記積層体の前記半導体側の一部にニッケルシリサイド層を形成する工程と、
   前記ニッケルシリコン合金層または前記積層体上にチタン層を形成する工程と、
   前記チタン層上に、ニッケル層、白金層、銀層、金層、ニッケル層と銀層との積層体、およびニッケル層と金層との積層体からなる群から選択される少なくとも１種の金属層を形成する工程とを含む、半導体デバイス用裏面電極の製造方法。
7. 前記半導体は炭化ケイ素であることを特徴とする、請求項５または６に記載の半導体デバイス用裏面電極の製造方法。

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