JP2011216816A

JP2011216816A - Heat treating method and heat treating device, and method of manufacturing semiconductor device

Info

Publication number: JP2011216816A
Application number: JP2010085955A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fujii; 善夫藤井; Shuhei Nakada; 修平中田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-10-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treating method and a heat treating device forming a low resistance ohmic electrode on an SiC substrate with thermal energy smaller than in the prior art, and preventing damage and degradation of characteristics of an element part of a semiconductor device in heat treatment, and to provide a method of manufacturing the semiconductor using the heat treating method.SOLUTION: A plural-pulse current constituted of a pulse train including a plurality of pulses is generated from a power source unit 21 of the heat treating device 1 and is supplied to an electrode metal film 12 on the SiC substrate 11 via a lead wire 22 and a current terminal unit 23, whereby Joule heat is generated from the electrode metal film 12 to heat the electrode metal film 12 with the generated Joule heat.

Description

本発明は、熱処理方法および熱処理装置、ならびに半導体装置の製造方法に関し、より詳細には、たとえば電力素子、発光素子、高周波素子などの半導体装置のオーミック電極を形成するための熱処理に用いられる熱処理方法および熱処理装置、ならびに前記熱処理方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment method, a heat treatment apparatus, and a semiconductor device manufacturing method, and more specifically, a heat treatment method used for heat treatment for forming an ohmic electrode of a semiconductor device such as a power element, a light emitting element, and a high frequency element. The present invention also relates to a heat treatment apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device using the heat treatment method.

炭化珪素（ＳｉＣ）半導体を用いたＳｉＣ半導体装置の中でも、ＳｉＣ基板の厚み方向に電流を流す半導体装置においては、ＳｉＣ基板の厚み方向の両側の表面に電極が形成される。たとえば、ショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode；略称：ＳＢＤ）では、ＳｉＣ基板の厚み方向一方側の表面にショットキー電極が形成され、ＳｉＣ基板の厚み方向他方側の表面にオーミック電極が形成される。 Among SiC semiconductor devices using a silicon carbide (SiC) semiconductor, in a semiconductor device in which a current flows in the thickness direction of the SiC substrate, electrodes are formed on both surfaces in the thickness direction of the SiC substrate. For example, in a Schottky Barrier Diode (abbreviation: SBD), a Schottky electrode is formed on the surface on one side in the thickness direction of the SiC substrate, and an ohmic electrode is formed on the surface on the other side in the thickness direction of the SiC substrate. .

オーミック電極を形成する方法としては、ＳｉＣ基板上に、オーミック電極となる金属膜（以下「電極金属膜」という）を形成した後、この電極金属膜を熱処理することによって、電極金属膜とＳｉＣ基板との間にオーミック接触を得ることが行われている。 As a method for forming an ohmic electrode, after forming a metal film to be an ohmic electrode (hereinafter referred to as “electrode metal film”) on a SiC substrate, the electrode metal film is heat-treated to thereby form an electrode metal film and a SiC substrate. An ohmic contact is obtained between them.

半導体装置の製造における熱処理方法としては、たとえばガラス基板上に形成したシリコン（Ｓｉ）膜に薄膜発熱体を重ね、薄膜発熱体にパルス電流を流してジュール熱を発生させ、発生したジュール熱によってＳｉ膜を熱処理する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 As a heat treatment method in manufacturing a semiconductor device, for example, a thin film heating element is stacked on a silicon (Si) film formed on a glass substrate, a pulse current is passed through the thin film heating element to generate Joule heat, and the generated Joule heat generates Si. A method of heat-treating a film is known (for example, see Patent Document 1).

特開２００２−２８９５２０号公報JP 2002-289520 A

前述の特許文献１に開示される従来技術の熱処理方法を、ＳｉＣ半導体装置のオーミック電極を形成するための熱処理に適用する場合には、以下の問題がある。 When the above-described conventional heat treatment method disclosed in Patent Document 1 is applied to heat treatment for forming an ohmic electrode of a SiC semiconductor device, there are the following problems.

Ｓｉ基板上にオーミック電極を形成する場合には、Ｓｉ基板上に、たとえばアルミニウム（Ａｌ）膜を形成し、このＡｌ膜を４００℃程度で熱処理すればよい。しかし、ＳｉＣ基板上にオーミック電極を形成する場合には、ＳｉＣ基板上に形成した電極金属膜を、Ｓｉ基板上に形成したＡｌ膜を熱処理する場合よりも高温、たとえば１０００℃程度で熱処理する必要がある。 When an ohmic electrode is formed on a Si substrate, an aluminum (Al) film, for example, may be formed on the Si substrate, and the Al film may be heat-treated at about 400 ° C. However, when forming an ohmic electrode on a SiC substrate, it is necessary to heat the electrode metal film formed on the SiC substrate at a higher temperature, for example, about 1000 ° C. than when the Al film formed on the Si substrate is heat-treated. There is.

またＳｉＣの熱伝導率は、ガラスの熱伝導率の数百倍であり、Ｓｉの熱伝導率の約３倍である。このようにＳｉＣは、銅（Ｃｕ）と同程度以上の熱伝導率を有する高熱伝導材料である。したがって、ＳｉＣ基板を用いた場合、基板上に形成した電極金属膜をジュール熱によって加熱したときに、熱伝導によって基板に散逸する熱エネルギー損失が、Ｓｉ基板を用いた場合よりも多くなる。 Moreover, the thermal conductivity of SiC is several hundred times that of glass, and about three times that of Si. Thus, SiC is a high thermal conductive material having a thermal conductivity equal to or higher than that of copper (Cu). Therefore, when the SiC substrate is used, when the electrode metal film formed on the substrate is heated by Joule heat, the thermal energy loss that is dissipated to the substrate due to thermal conduction is greater than when the Si substrate is used.

以上のことから、ＳｉＣ基板を用いる場合には、基板上に形成した電極金属膜の熱処理に、Ｓｉ基板またはガラス基板を用いる場合よりも多大の熱エネルギーが必要になるという問題がある。 From the above, when using the SiC substrate, there is a problem that much heat energy is required for the heat treatment of the electrode metal film formed on the substrate, compared with the case where the Si substrate or the glass substrate is used.

また、ＳｉＣ基板のオーミック電極が形成される側と反対側には、ＳｉＣ基板を通って、熱エネルギーが伝わる。この熱エネルギーによって、オーミック電極が形成される側と反対側に形成される半導体装置の素子部の構成要素、たとえばショットキー電極、ショットキー電極上に設けられるＡｌ電極、イオン注入層、ゲート電極層、トランジスタ構造、またはＭＯＳチャネル構造などに、損傷および特性の劣化が生じるという問題がある。 Further, thermal energy is transmitted through the SiC substrate to the side of the SiC substrate opposite to the side on which the ohmic electrode is formed. By this thermal energy, components of the element part of the semiconductor device formed on the side opposite to the side where the ohmic electrode is formed, such as a Schottky electrode, an Al electrode provided on the Schottky electrode, an ion implantation layer, a gate electrode layer The transistor structure or the MOS channel structure has a problem that damage and deterioration of characteristics occur.

また過大な熱エネルギーが投入される結果、電極金属膜とＳｉＣ基板との界面に炭素（Ｃ）が析出して、電極の抵抗が高くなるという問題がある。 Moreover, as a result of excessive heat energy being input, there is a problem that carbon (C) is deposited at the interface between the electrode metal film and the SiC substrate, and the resistance of the electrode is increased.

本発明の目的は、従来技術よりも小さい熱エネルギーで、ＳｉＣ基板上に低抵抗のオーミック電極を形成することができ、熱処理における半導体装置の素子部の損傷および特性の劣化を防止することができる熱処理方法および熱処理装置、ならびに前記熱処理方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to form a low-resistance ohmic electrode on a SiC substrate with less thermal energy than the prior art, and to prevent damage to the element portion of the semiconductor device and deterioration of characteristics during heat treatment. A heat treatment method and a heat treatment apparatus, and a semiconductor device manufacturing method using the heat treatment method are provided.

本発明の熱処理方法は、炭化珪素基板の厚み方向一方側の表面に設けられた金属膜の熱処理方法であって、前記金属膜に、複数のパルスを含むパルス列で構成されるパルス電流を供給することによってジュール熱を発生させ、発生したジュール熱によって前記金属膜を加熱することを特徴とする。 The heat treatment method of the present invention is a heat treatment method of a metal film provided on one surface in the thickness direction of a silicon carbide substrate, and supplies a pulse current composed of a pulse train including a plurality of pulses to the metal film. Thus, Joule heat is generated, and the metal film is heated by the generated Joule heat.

本発明の熱処理装置は、炭化珪素基板の厚み方向一方側の表面に設けられた金属膜の熱処理装置であって、複数のパルスを含むパルス列で構成されるパルス電流を前記金属膜に供給する電流供給手段を備えることを特徴とする。 The heat treatment apparatus of the present invention is a heat treatment apparatus for a metal film provided on the surface on one side in the thickness direction of a silicon carbide substrate, and supplies a current that supplies a pulse current composed of a pulse train including a plurality of pulses to the metal film. A supply means is provided.

本発明の半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板の厚み方向一方側の表面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記炭化珪素基板の厚み方向他方側の表面に、半導体装置の素子部を形成する素子部形成工程と、前記素子部形成工程の後、前記の熱処理方法を用いて、前記金属膜を熱処理する熱処理工程とを備えることを特徴とする。 The manufacturing method of a semiconductor device of the present invention includes a metal film forming step of forming a metal film on the surface on one side in the thickness direction of the silicon carbide substrate, and an element portion of the semiconductor device on the surface on the other side in the thickness direction of the silicon carbide substrate. And a heat treatment step of heat-treating the metal film using the heat treatment method after the element portion formation step.

本発明の熱処理方法によれば、炭化珪素基板の厚み方向一方側の表面に設けられた金属膜に、複数のパルスを含むパルス列で構成されるパルス電流（以下「複数パルス電流」という場合がある）が供給されてジュール熱が発生し、発生したジュール熱によって金属膜が加熱される。これによって、金属膜と炭化珪素基板との間でシリサイド化反応が進み、金属膜と炭化珪素基板との間にオーミック接触が形成されるので、炭化珪素基板上に、金属膜から成る低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 According to the heat treatment method of the present invention, the metal film provided on the surface on one side in the thickness direction of the silicon carbide substrate may be referred to as a pulse current composed of a pulse train including a plurality of pulses (hereinafter referred to as “multiple pulse current”). ) Is generated to generate Joule heat, and the metal film is heated by the generated Joule heat. As a result, the silicidation reaction proceeds between the metal film and the silicon carbide substrate, and an ohmic contact is formed between the metal film and the silicon carbide substrate. Therefore, the low resistance made of the metal film is formed on the silicon carbide substrate. An ohmic electrode can be formed.

金属膜は複数パルス電流を供給することで加熱されるので、従来技術のように単一のパルスで構成されるパルス電流（以下「単一パルス電流」という場合がある）を供給して加熱する場合に比べて、熱伝導によって炭化珪素基板に散逸する熱エネルギーを小さくすることができる。これによって、熱伝導による熱エネルギーの損失を小さくすることができるので、オーミック接触を形成するために金属膜に与えるべき熱エネルギーを低減することができる。したがって、従来技術よりも小さい熱エネルギーで、炭化珪素基板上に低抵抗のオーミック電極を形成することができる。このような本発明の熱処理方法を、半導体装置のオーミック電極を形成するための金属膜の熱処理に用いることによって、炭化珪素基板のオーミック電極が形成される側とは反対側の表面に形成された半導体装置の素子部の損傷および特性の劣化を防止することができる。 Since the metal film is heated by supplying a plurality of pulse currents, it is heated by supplying a pulse current composed of a single pulse (hereinafter sometimes referred to as “single pulse current”) as in the prior art. Compared to the case, the thermal energy dissipated to the silicon carbide substrate by thermal conduction can be reduced. As a result, the loss of heat energy due to heat conduction can be reduced, so that the heat energy to be applied to the metal film in order to form the ohmic contact can be reduced. Therefore, a low-resistance ohmic electrode can be formed on the silicon carbide substrate with less thermal energy than in the prior art. By using the heat treatment method of the present invention for the heat treatment of the metal film for forming the ohmic electrode of the semiconductor device, the silicon carbide substrate was formed on the surface opposite to the side on which the ohmic electrode was formed. Damage to the element portion of the semiconductor device and deterioration of characteristics can be prevented.

本発明の熱処理装置によれば、電流供給手段によって、複数のパルスを含むパルス列で構成されるパルス電流である複数パルス電流が、炭化珪素基板の厚み方向一方側の表面に設けられた金属膜に供給される。これによって、金属膜にジュール熱が発生し、発生したジュール熱によって金属膜が加熱されるので、金属膜と炭化珪素基板との間でシリサイド化反応が進み、金属膜と炭化珪素基板との間にオーミック接触が形成される。したがって、炭化珪素基板上に、金属膜から成る低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 According to the heat treatment apparatus of the present invention, a plurality of pulse currents, which are pulse currents composed of a pulse train including a plurality of pulses, are applied to the metal film provided on the surface on one side in the thickness direction of the silicon carbide substrate by the current supply means. Supplied. As a result, Joule heat is generated in the metal film, and the metal film is heated by the generated Joule heat. Therefore, the silicidation reaction proceeds between the metal film and the silicon carbide substrate, and between the metal film and the silicon carbide substrate. An ohmic contact is formed on the surface. Therefore, a low-resistance ohmic electrode made of a metal film can be formed on the silicon carbide substrate.

金属膜は複数パルス電流を供給することで加熱されるので、従来技術のように単一パルス電流を供給して加熱する場合に比べて、熱伝導によって炭化珪素基板に散逸する熱エネルギーを小さくすることができる。これによって、熱伝導による熱エネルギーの損失を小さくすることができるので、オーミック接触を形成するための金属膜の加熱に必要な熱エネルギーを低減することができる。したがって、従来技術よりも小さい熱エネルギーで、炭化珪素基板上に低抵抗のオーミック電極を形成することができる。このような本発明の熱処理装置を、半導体装置のオーミック電極を形成するための金属膜の熱処理に用いることによって、炭化珪素基板のオーミック電極が形成される側とは反対側の表面に形成された半導体装置の素子部の損傷および特性の劣化を防止することができる。 Since the metal film is heated by supplying a plurality of pulse currents, the thermal energy dissipated to the silicon carbide substrate by heat conduction is reduced as compared with the case of heating by supplying a single pulse current as in the prior art. be able to. As a result, the loss of heat energy due to heat conduction can be reduced, so that the heat energy required for heating the metal film for forming the ohmic contact can be reduced. Therefore, a low-resistance ohmic electrode can be formed on the silicon carbide substrate with less thermal energy than in the prior art. By using such a heat treatment apparatus of the present invention for heat treatment of a metal film for forming an ohmic electrode of a semiconductor device, the silicon carbide substrate was formed on the surface opposite to the side on which the ohmic electrode was formed. Damage to the element portion of the semiconductor device and deterioration of characteristics can be prevented.

本発明の半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素基板の厚み方向一方側の表面には、金属膜形成工程で金属膜が形成され、炭化珪素基板の厚み方向他方側の表面には、素子部形成工程で半導体装置の素子部が形成される。素子部は、たとえばショットキー電極、ショットキー電極上に設けられる外部出力電極、イオン注入層、ゲート電極層、またはＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）チャネル構造などの構成要素を含む。素子部形成工程の後には、熱処理工程で、前述の本発明の熱処理方法を用いて、金属膜が熱処理される。これによって、金属膜と炭化珪素基板との間でシリサイド化反応が進み、金属膜と炭化珪素基板との間にオーミック接触が形成されるので、炭化珪素基板上に、金属膜から成る低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on the surface on one side in the thickness direction of the silicon carbide substrate in the metal film forming step, and an element is formed on the surface on the other side in the thickness direction of the silicon carbide substrate. The element part of the semiconductor device is formed in the part forming step. The element portion includes components such as a Schottky electrode, an external output electrode provided on the Schottky electrode, an ion implantation layer, a gate electrode layer, or a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) channel structure. After the element portion forming step, the metal film is heat-treated in the heat treatment step using the heat treatment method of the present invention described above. As a result, the silicidation reaction proceeds between the metal film and the silicon carbide substrate, and an ohmic contact is formed between the metal film and the silicon carbide substrate. Therefore, the low resistance made of the metal film is formed on the silicon carbide substrate. An ohmic electrode can be formed.

前述のように本発明の熱処理方法によれば、複数パルス電流を供給して金属膜を加熱するので、従来技術のように単一パルス電流を供給して加熱する場合に比べて、熱伝導によって炭化珪素基板に散逸する熱エネルギーを小さくすることができる。これによって、熱処理工程において、炭化珪素基板のオーミック電極が形成される側とは反対側の表面、すなわち厚み方向他方側の表面に形成された半導体装置の素子部に、過大な熱エネルギーが加わることを防止することができるので、素子部の損傷および特性の劣化を防止することができる。したがって、半導体装置の素子部の損傷および特性の劣化を防いで、炭化珪素基板上に低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 As described above, according to the heat treatment method of the present invention, the metal film is heated by supplying a plurality of pulse currents. Therefore, compared to the case of heating by supplying a single pulse current as in the prior art, the heat conduction is performed. The thermal energy dissipated in the silicon carbide substrate can be reduced. Thereby, in the heat treatment process, excessive thermal energy is applied to the element portion of the semiconductor device formed on the surface opposite to the side on which the ohmic electrode of the silicon carbide substrate is formed, that is, the surface on the other side in the thickness direction. Therefore, damage to the element portion and deterioration of characteristics can be prevented. Therefore, damage to the element portion of the semiconductor device and deterioration of characteristics can be prevented, and a low resistance ohmic electrode can be formed on the silicon carbide substrate.

本発明の第１の実施の形態である熱処理装置１を示す図である。It is a figure which shows the heat processing apparatus 1 which is the 1st Embodiment of this invention. 電極金属膜１２の温度および投入パワーの時間変化を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically temperature change of electrode metal film 12, and time change of input power. 本発明の第２の実施の形態である熱処理装置１Ａを示す図である。It is a figure which shows 1 A of heat processing apparatuses which are the 2nd Embodiment of this invention. 各パルス期間における２つの電流端子部２３間の電気抵抗の尖頭値（相対値）を示すグラフである。It is a graph which shows the peak value (relative value) of the electrical resistance between the two current terminal parts 23 in each pulse period.

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態である熱処理装置１を示す図である。本発明の実施の一形態である熱処理方法は、熱処理装置１によって実行される。熱処理装置１は、半導体装置の製造に好適に用いられる。図１では、熱処理装置１と併せて半導体装置１０を示す。半導体装置１０は、炭化珪素（ＳｉＣ）半導体を用いた半導体装置である。半導体装置１０は、半導体基板であるＳｉＣ基板１１の厚み方向一方側の表面に、オーミック電極となる金属膜である電極金属膜１２が設けられている。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a heat treatment apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The heat treatment method according to one embodiment of the present invention is executed by the heat treatment apparatus 1. The heat treatment apparatus 1 is suitably used for manufacturing a semiconductor device. In FIG. 1, a semiconductor device 10 is shown together with the heat treatment apparatus 1. The semiconductor device 10 is a semiconductor device using a silicon carbide (SiC) semiconductor. In the semiconductor device 10, an electrode metal film 12 that is a metal film that becomes an ohmic electrode is provided on the surface of one side in the thickness direction of an SiC substrate 11 that is a semiconductor substrate.

熱処理装置１は、オーミック接触を形成するための電極金属膜１２の熱処理を行う。熱処理装置１は、電源装置２０を備える。電源装置２０は、電流供給手段に相当する。電源装置２０は、電源部２１と、導線２２と、電流端子部２３とを備えて構成される。電源部２１は、パルス電流を発生させる。ここで、パルス電流とは、電流値がパルス状に変化する電流をいう。本実施の形態では、パルス電流は、複数のパルスを含むパルス列で構成される複数パルス電流である。電源部２１は、パルス電流を構成する複数のパルスを時系列に発生させる。 The heat treatment apparatus 1 performs heat treatment of the electrode metal film 12 for forming ohmic contact. The heat treatment apparatus 1 includes a power supply device 20. The power supply device 20 corresponds to current supply means. The power supply device 20 includes a power supply unit 21, a conductive wire 22, and a current terminal unit 23. The power supply unit 21 generates a pulse current. Here, the pulse current refers to a current whose current value changes in a pulse shape. In the present embodiment, the pulse current is a multiple pulse current composed of a pulse train including a plurality of pulses. The power supply unit 21 generates a plurality of pulses constituting the pulse current in time series.

導線２２は、電流端子部２３を介して、電源部２１と、半導体装置１０の電極金属膜１２とを電気的に接続する。導線２２の一端部は、電源部２１に接続され、導線２２の他端部は、電流端子部２３に接続される。 The conducting wire 22 electrically connects the power supply unit 21 and the electrode metal film 12 of the semiconductor device 10 via the current terminal unit 23. One end of the conducting wire 22 is connected to the power supply unit 21, and the other end of the conducting wire 22 is connected to the current terminal unit 23.

電流端子部２３は、半導体装置１０の電極金属膜１２上に設けられ、導線２２と電極金属膜１２とを電気的に接続する。電流端子部２３は、電極金属膜１２の厚み方向一方側の表面に、所定の間隔をあけて、２つ設けられる。この２つの電流端子部２３を介して、電極金属膜１２と導線２２とが接続される。電流端子部２３は、たとえば導電性接着剤によって形成される。 The current terminal portion 23 is provided on the electrode metal film 12 of the semiconductor device 10 and electrically connects the conductive wire 22 and the electrode metal film 12. Two current terminal portions 23 are provided on the surface of one side in the thickness direction of the electrode metal film 12 at a predetermined interval. The electrode metal film 12 and the conductive wire 22 are connected via the two current terminal portions 23. Current terminal portion 23 is formed of, for example, a conductive adhesive.

半導体装置１０は、たとえば電力素子、発光素子、高周波素子などの素子として好適に用いられる。ＳｉＣ基板１１の厚み方向他方側の表面には、半導体装置１０の素子として機能する部分である素子部１８が設けられている。本実施の形態では、半導体装置１０は、ショットキーバリアダイオード（略称：ＳＢＤ）として機能する。 The semiconductor device 10 is suitably used as an element such as a power element, a light emitting element, and a high frequency element. On the surface of the SiC substrate 11 on the other side in the thickness direction, an element portion 18 that is a portion that functions as an element of the semiconductor device 10 is provided. In the present embodiment, the semiconductor device 10 functions as a Schottky barrier diode (abbreviation: SBD).

半導体装置１０は、ＳｉＣ基板１１と、電極金属膜１２と、ドリフト層１３と、注入領域１４と、ショットキー電極１５と、外部出力電極１６と、保護膜１７とを備えて構成される。ドリフト層１３、注入領域１４、ショットキー電極１５、外部出力電極１６および保護膜１７は、素子部１８を構成する構成要素である。ＳｉＣ基板１１は、板状、具体的には平板状に形成される。電極金属膜１２は、熱処理装置１によって熱処理されて、オーミック電極となる。 The semiconductor device 10 includes a SiC substrate 11, an electrode metal film 12, a drift layer 13, an injection region 14, a Schottky electrode 15, an external output electrode 16, and a protective film 17. The drift layer 13, the injection region 14, the Schottky electrode 15, the external output electrode 16, and the protective film 17 are components constituting the element unit 18. The SiC substrate 11 is formed in a plate shape, specifically, a flat plate shape. The electrode metal film 12 is heat-treated by the heat treatment apparatus 1 to become an ohmic electrode.

ドリフト層１３は、ＳｉＣから成り、ＳｉＣ基板１１の厚み方向他方側、すなわち電極金属膜１２が設けられた側と反対側の表面に設けられる。注入領域１４は、イオン注入層であり、ドリフト層１３にイオン注入して形成される。注入領域１４は、たとえばドリフト層１３の厚み方向他方側の表面部分の所定の領域にリング状に形成され、ガードリングとして機能する。ショットキー電極１５は、ドリフト層１３上、具体的にはドリフト層１３の厚み方向他方側に、ドリフト層１３に接して設けられる。外部出力電極１６は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）から成り、ショットキー電極１５上、具体的にはショットキー電極１５の厚み方向他方側の表面に設けられる。 The drift layer 13 is made of SiC, and is provided on the other side in the thickness direction of the SiC substrate 11, that is, on the surface opposite to the side on which the electrode metal film 12 is provided. The implantation region 14 is an ion implantation layer and is formed by ion implantation into the drift layer 13. The injection region 14 is formed in a ring shape in a predetermined region on the surface portion on the other side in the thickness direction of the drift layer 13, for example, and functions as a guard ring. The Schottky electrode 15 is provided in contact with the drift layer 13 on the drift layer 13, specifically, on the other side in the thickness direction of the drift layer 13. The external output electrode 16 is made of, for example, aluminum (Al), and is provided on the Schottky electrode 15, specifically, on the other surface in the thickness direction of the Schottky electrode 15.

ＳｉＣ基板１１は、たとえば、高不純物濃度のｎ型の半導体基板であり、たとえばウェハによって実現される。ＳｉＣ基板１１は、一様な厚さに形成される。たとえば、ＳｉＣ基板１１は、厚さが、たとえば３５０μｍとなるように形成される。 SiC substrate 11 is, for example, an n-type semiconductor substrate having a high impurity concentration, and is realized by, for example, a wafer. The SiC substrate 11 is formed with a uniform thickness. For example, SiC substrate 11 is formed to have a thickness of 350 μm, for example.

ドリフト層１３は、ＳｉＣ基板１１よりも低不純物濃度のｎ型の半導体層である。ドリフト層１３は、ＳｉＣから成り、ＳｉＣ基板１１上にエピタキシャル成長させて形成される。注入領域１４は、ドリフト層１３に、たとえばＡｌイオンを注入して形成される。 Drift layer 13 is an n-type semiconductor layer having a lower impurity concentration than SiC substrate 11. Drift layer 13 is made of SiC, and is formed by epitaxial growth on SiC substrate 11. Implanted region 14 is formed by implanting, for example, Al ions into drift layer 13.

ショットキー電極１５は、たとえばチタン（Ｔｉ）から成る。ショットキー電極１５は、厚さが、たとえば１００ｎｍに形成される。外部出力電極１６は、厚さが、たとえば５μｍに形成される。 Schottky electrode 15 is made of, for example, titanium (Ti). The Schottky electrode 15 is formed with a thickness of, for example, 100 nm. The external output electrode 16 is formed with a thickness of, for example, 5 μm.

電極金属膜１２は、たとえばニッケル（Ｎｉ）から成る。電極金属膜１２は、ＳｉＣ基板１１の厚み方向一方側の表面、すなわちＳｉＣ基板１１のショットキー電極１５を形成した表面と反対側の表面に設けられる。電極金属膜１２は、厚さが、たとえば１００ｎｍに形成される。電極金属膜１２は、たとえばスパッタ法によって形成される。ＳｉＣ基板１１への電極金属膜１２の形成が終了した段階では、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率は、たとえば５０ｍΩｃｍ²であり、良好なオーミック接触は得られていない。 The electrode metal film 12 is made of, for example, nickel (Ni). Electrode metal film 12 is provided on the surface of one side in the thickness direction of SiC substrate 11, that is, the surface opposite to the surface on which Schottky electrode 15 of SiC substrate 11 is formed. The electrode metal film 12 is formed with a thickness of, for example, 100 nm. The electrode metal film 12 is formed by sputtering, for example. At the stage where the formation of the electrode metal film 12 on the SiC substrate 11 is completed, the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 is, for example, 50 mΩcm ² , and good ohmic contact is not obtained.

この電極金属膜１２に対して、熱処理装置１によって熱処理が行われる。熱処理装置１は、電極金属膜１２上に、たとえば導電性接着剤を用いて電流端子部２３を形成し、形成した電流端子部２３を介して、電極金属膜１２と導線２２とを接続することによって、電極金属膜１２に接続される。 Heat treatment is performed on the electrode metal film 12 by the heat treatment apparatus 1. The heat treatment apparatus 1 forms the current terminal portion 23 on the electrode metal film 12 using, for example, a conductive adhesive, and connects the electrode metal film 12 and the conductive wire 22 via the formed current terminal portion 23. Thus, the electrode metal film 12 is connected.

熱処理装置１は、電源部２１を駆動して複数パルス電流を発生し、発生した複数パルス電流を、導線２２および電流端子部２３を介して電極金属膜１２に供給する。複数パルス電流としては、たとえば、電圧値が２００Ｖであり、パルス長が５００ｎｓであり、パルス周期が５μｓであるパルスを１００００パルス含むパルス電流を供給する。各パルスの尖頭電流値、すなわちピーク電流値は、たとえば２Ａである。複数パルス電流の各パルスの電圧値、パルス長、パルス周期および尖頭電流値、ならびに複数パルス電流に含まれるパルス数は、一例であり、これに限定されない。 The heat treatment apparatus 1 drives the power supply unit 21 to generate a plurality of pulse currents, and supplies the generated plurality of pulse currents to the electrode metal film 12 through the conductive wires 22 and the current terminal units 23. As the multiple pulse current, for example, a pulse current including 10,000 pulses having a voltage value of 200 V, a pulse length of 500 ns, and a pulse period of 5 μs is supplied. The peak current value of each pulse, that is, the peak current value is, for example, 2A. The voltage value, pulse length, pulse period and peak current value of each pulse of the plurality of pulse currents, and the number of pulses included in the plurality of pulse currents are examples, and are not limited thereto.

この複数パルス電流を電極金属膜１２に供給することによって、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率を低下させ、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との間に良好なオーミック接触を形成することができる。複数パルス電流の供給が終了した段階では、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率は、前述の５０ｍΩｃｍ²から低下し、たとえば約１μΩｃｍ²となる。 By supplying the plurality of pulse currents to the electrode metal film 12, the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 is lowered, and good ohmic contact is formed between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12. can do. In the stage where the supply of the plurality of pulse current is completed, the contact resistivity of the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 is decreased from 50Emuomegacm ² described above, for example, approximately 1μΩcm ^2.

以上のように本実施の形態によれば、電源装置２０の電源部２１によって複数パルス電流が発生され、導線２２および電極端子部２３を介して、ＳｉＣ基板１１の厚み方向一方側の表面に設けられた電極金属膜１２に供給される。この複数パルス電流の供給によって、電極金属膜１２にジュール熱が発生し、発生したジュール熱によって電極金属膜１２が加熱される。これによって、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との間でシリサイド化反応が進み、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率が前述のように低下して、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との間にオーミック接触が形成される。したがって、ＳｉＣ基板１１上に、電極金属膜１２から成る低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 As described above, according to the present embodiment, a plurality of pulse currents are generated by power supply unit 21 of power supply device 20, and are provided on the surface on one side in the thickness direction of SiC substrate 11 via conductive wire 22 and electrode terminal unit 23. The supplied electrode metal film 12 is supplied. By supplying the plurality of pulse currents, Joule heat is generated in the electrode metal film 12, and the electrode metal film 12 is heated by the generated Joule heat. As a result, the silicidation reaction proceeds between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12, the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 decreases as described above, and the SiC substrate 11 and the electrode metal film An ohmic contact is formed between the two. Therefore, a low-resistance ohmic electrode made of the electrode metal film 12 can be formed on the SiC substrate 11.

本実施の形態では、複数パルス電流を供給することで電極金属膜１２を加熱するので、従来技術のように単一のパルスで構成される単一パルス電流を供給して加熱する場合に比べて、熱伝導によってＳｉＣ基板１１に散逸する熱エネルギーを小さくすることができる。 In this embodiment, since the electrode metal film 12 is heated by supplying a plurality of pulse currents, as compared with the case of heating by supplying a single pulse current composed of a single pulse as in the prior art. The thermal energy dissipated in the SiC substrate 11 due to heat conduction can be reduced.

図２は、電極金属膜１２の温度、および電極金属膜１２に供給するパルス電流による電力（以下「投入パワー」という場合がある）の時間変化を模式的に示すグラフである。図２（ａ）は、電極金属膜１２の温度の時間変化を示すグラフであり、図２（ｂ）は、投入パワーの時間変化を示すグラフである。図２（ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸は電極金属膜１２の温度の相対値を示す。図２（ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸は投入パワーの相対値を示す。図２（ａ）および図２（ｂ）では、複数パルス電流を電極金属膜１２に供給した場合を太い実線で示し、単一パルス電流を電極金属膜１２に供給した場合を太い破線で示す。複数パルス電流の各パルスのパルス長は、単一パルス電流のパルスのパルス長に比較して短いものとする。 FIG. 2 is a graph schematically showing temporal changes in the temperature of the electrode metal film 12 and the power (hereinafter sometimes referred to as “input power”) due to the pulse current supplied to the electrode metal film 12. FIG. 2A is a graph showing the time change of the temperature of the electrode metal film 12, and FIG. 2B is a graph showing the time change of the input power. In FIG. 2A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the relative value of the temperature of the electrode metal film 12. In FIG.2 (b), a horizontal axis shows time and a vertical axis | shaft shows the relative value of input power. 2A and 2B, a case where a plurality of pulse currents are supplied to the electrode metal film 12 is indicated by a thick solid line, and a case where a single pulse current is supplied to the electrode metal film 12 is indicated by a thick broken line. The pulse length of each pulse of a plurality of pulse currents is shorter than the pulse length of a pulse of a single pulse current.

図２（ａ）に示すように、電極金属膜１２の温度は、パルスの立上がりに伴って上昇し、パルスの立下がりに伴って下降する。電源装置２０の電源部２１が複数パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合、電極金属膜１２の温度は、各パルスの立上がりおよび立下がりに伴って、上昇と下降とを繰返す。 As shown in FIG. 2A, the temperature of the electrode metal film 12 rises with the rise of the pulse and falls with the fall of the pulse. When the power supply unit 21 of the power supply device 20 supplies a plurality of pulse currents to the electrode metal film 12, the temperature of the electrode metal film 12 repeatedly increases and decreases with the rise and fall of each pulse.

電源装置２０の電源部２１が単一パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合に、電極金属膜１２が過熱しないようにするには、より低いパワーを、より長い時間投入する必要がある。たとえば図２（ａ）に示すように、単一パルス電流を供給する場合と複数パルス電流を供給する場合とで、電極金属膜１２の温度が目標加熱温度Ｔ０以上になっている時間Ｌ１を同じにして、電極金属膜１２が過熱しないように加熱するためには、単一パルス電流を供給する場合のパルス供給時間Ｌ３を、複数パルス電流を供給する場合のパルス供給時間Ｌ２よりも長く（Ｌ３＞Ｌ２）する必要がある。この場合、熱伝導によって電極金属膜１２からＳｉＣ基板１１に熱エネルギーが散逸しやすいので、熱伝導による熱エネルギーの損失が大きい。 When the power supply unit 21 of the power supply device 20 supplies a single pulse current to the electrode metal film 12, it is necessary to apply lower power for a longer time in order to prevent the electrode metal film 12 from overheating. For example, as shown in FIG. 2A, the time L1 during which the temperature of the electrode metal film 12 is equal to or higher than the target heating temperature T0 is the same when supplying a single pulse current and when supplying a plurality of pulse currents. In order to heat the electrode metal film 12 so as not to overheat, the pulse supply time L3 when supplying a single pulse current is longer than the pulse supply time L2 when supplying a plurality of pulse currents (L3). > L2). In this case, since heat energy is easily dissipated from the electrode metal film 12 to the SiC substrate 11 due to heat conduction, loss of heat energy due to heat conduction is large.

つまり、電源装置２０の電源部２１が単一パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合、パルス電流の供給で電極金属膜１２に発生するジュール熱の熱エネルギーは、オーミック接触を形成するための電極金属膜１２の加熱に使用されるだけでなく、ＳｉＣ基板１１に散逸してしまう。したがって、オーミック接触を形成するためには、ＳｉＣ基板１１に散逸する熱エネルギーの分だけ余分に、電極金属膜１２に熱エネルギーを与える必要がある。 That is, when the power supply unit 21 of the power supply device 20 supplies a single pulse current to the electrode metal film 12, the thermal energy of Joule heat generated in the electrode metal film 12 by supplying the pulse current is used to form an ohmic contact. It is not only used for heating the electrode metal film 12 but also dissipated into the SiC substrate 11. Therefore, in order to form the ohmic contact, it is necessary to apply thermal energy to the electrode metal film 12 in excess of the thermal energy dissipated to the SiC substrate 11.

これに対し、電源装置２０の電源部２１が複数パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合には、パルス電流の供給で電極金属膜１２に発生するジュール熱の熱エネルギーを、電極金属膜１２の加熱に集中的に使用することができる。したがって、複数パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合には、オーミック接触を形成するために電極金属膜１２に与えることが必要な熱エネルギーを、単一パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合よりも小さくすることができる。 On the other hand, when the power supply unit 21 of the power supply device 20 supplies a plurality of pulse currents to the electrode metal film 12, the thermal energy of Joule heat generated in the electrode metal film 12 by supplying the pulse current is converted into the electrode metal film 12. It can be used intensively for heating. Therefore, when supplying a plurality of pulse currents to the electrode metal film 12, a single pulse current is supplied to the electrode metal film 12 for the heat energy necessary to be applied to the electrode metal film 12 in order to form an ohmic contact. It can be made smaller than the case.

電極金属膜１２に与えられる熱エネルギーは、図２（ｂ）の縦軸に示す投入パワーを横軸の時間で積分した合計量で表される。図２（ｂ）において、投入パワーを時間で積分した合計量は、パルスの面積で表すことができる。図２（ｂ）に示すように、複数パルス電流を構成する複数のパルスの合計面積は、斜線で示される単一パルス電流のパルスの面積よりも小さくなっている。このことから、複数パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合には、前述のようにオーミック接触を形成するために電極金属膜１２に与えることが必要な熱エネルギーを、単一パルス電流を電極金属膜１２に供給する場合よりも小さくすることができることが判る。 The thermal energy applied to the electrode metal film 12 is represented by a total amount obtained by integrating the input power shown on the vertical axis in FIG. 2B with the time on the horizontal axis. In FIG. 2B, the total amount obtained by integrating the input power with time can be represented by the area of the pulse. As shown in FIG. 2B, the total area of the plurality of pulses constituting the plurality of pulse currents is smaller than the area of the pulse of the single pulse current indicated by hatching. From this, when supplying a plurality of pulse currents to the electrode metal film 12, the thermal energy necessary to be applied to the electrode metal film 12 to form an ohmic contact as described above is used, and a single pulse current is applied to the electrode metal film 12 as described above. It can be seen that it can be made smaller than when the metal film 12 is supplied.

以上のように本実施の形態では、熱伝導による熱エネルギーの損失を小さくすることができるので、オーミック接触を形成するために電極金属膜１２に与えることが必要な熱エネルギーを、単一パルス電流を供給する場合よりも小さくすることができる。つまり本実施の形態では、オーミック接触を形成するために電極金属膜１２に与えるべき熱エネルギーを低減することができる。したがって、従来技術よりも小さい熱エネルギーで、ＳｉＣ基板１１上に低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 As described above, in the present embodiment, the loss of heat energy due to heat conduction can be reduced, so that the heat energy necessary to be applied to the electrode metal film 12 to form the ohmic contact is converted to a single pulse current. Can be made smaller than in the case of supplying. That is, in the present embodiment, the thermal energy to be given to the electrode metal film 12 to form the ohmic contact can be reduced. Therefore, a low-resistance ohmic electrode can be formed on the SiC substrate 11 with smaller thermal energy than in the prior art.

このような本実施の形態の熱処理装置１を用いて、オーミック電極を形成するための電極金属膜１２の熱処理を行なって、半導体装置１０が製造される。これによって、ＳｉＣ基板１１のオーミック電極が形成される側とは反対側の表面、すなわち厚み方向他方側の表面に形成された半導体装置１０の素子部１８の損傷および特性の劣化を防止することができる。 Using the heat treatment apparatus 1 of this embodiment, the semiconductor device 10 is manufactured by performing heat treatment of the electrode metal film 12 for forming the ohmic electrode. This prevents damage to the element portion 18 of the semiconductor device 10 formed on the surface of the SiC substrate 11 opposite to the side on which the ohmic electrode is formed, that is, the surface on the other side in the thickness direction, and deterioration of characteristics. it can.

＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明の第２の実施の形態である熱処理装置１Ａを示す図である。図３では、前述の図１と同様に、熱処理装置１Ａと併せて半導体装置１０を示す。本実施の形態の熱処理装置１Ａは、前述の第１の実施の形態の熱処理装置１と構成が類似しているので、異なる部分についてのみ説明し、対応する部分には同一の参照符を付して共通する説明を省略する。本発明の実施の一形態である熱処理方法は、熱処理装置１Ａによって実行される。 <Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing a heat treatment apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the semiconductor device 10 is shown together with the heat treatment apparatus 1A, as in FIG. The heat treatment apparatus 1A of the present embodiment is similar in configuration to the heat treatment apparatus 1 of the first embodiment described above, so only the different parts will be described, and the corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Common description is omitted. The heat treatment method according to one embodiment of the present invention is executed by the heat treatment apparatus 1A.

本実施の形態の熱処理装置１Ａは、電源装置２０に加えて、抵抗監視装置２４と、電源制御装置２５とを備えて構成される。本実施の形態では、電源装置２０の電源部２１は、抵抗監視装置２４および電源制御装置２５に接続される。抵抗監視装置２４と電源制御装置２５とは、互いに接続される。 The heat treatment apparatus 1 </ b> A according to the present embodiment includes a resistance monitoring device 24 and a power supply control device 25 in addition to the power supply device 20. In the present embodiment, the power supply unit 21 of the power supply device 20 is connected to the resistance monitoring device 24 and the power supply control device 25. The resistance monitoring device 24 and the power supply control device 25 are connected to each other.

抵抗監視装置２４は、電源部２１が発生するパルス電流の各パルスの電圧および電流の値を監視し、電圧および電流の値から、２つの電流端子部２３間の電気抵抗値を算出する。これによって抵抗監視装置２４は、電極金属膜１２の電気抵抗値を取得する。電流端子部２３は、電極金属膜１２上に設けられるので、２つの電流端子部２３間の電気抵抗値は、電極金属膜１２の電気抵抗値に相当する。２つの電流端子部２３間の電気抵抗値は、電極金属膜１２に印加されるパルス電流の各パルスに応じて脈動する。これは、電極金属膜１２の温度が高くなると、その電気抵抗値が増大するためである。抵抗監視装置２４は、算出した電気抵抗値を電源制御装置２５に時々刻々と与える。抵抗監視装置２４は、抵抗取得手段に相当する。 The resistance monitoring device 24 monitors the voltage and current values of each pulse of the pulse current generated by the power supply unit 21 and calculates the electrical resistance value between the two current terminal units 23 from the voltage and current values. Thereby, the resistance monitoring device 24 acquires the electrical resistance value of the electrode metal film 12. Since the current terminal portion 23 is provided on the electrode metal film 12, the electrical resistance value between the two current terminal portions 23 corresponds to the electrical resistance value of the electrode metal film 12. The electric resistance value between the two current terminal portions 23 pulsates according to each pulse of the pulse current applied to the electrode metal film 12. This is because the electrical resistance value increases as the temperature of the electrode metal film 12 increases. The resistance monitoring device 24 gives the calculated electrical resistance value to the power supply control device 25 every moment. The resistance monitoring device 24 corresponds to a resistance acquisition unit.

電源制御装置２５は、抵抗監視装置２４から与えられる、時間と共に変化する電気抵抗値が、所定の閾値である停止閾値に到達したときに、電源部２１に対して、パルス電流の発生を停止させる信号を与える。このようにして電源制御装置２５は、電極金属膜１２へのパルス電流の供給を停止するように電源装置２０、具体的には電源装置２０の電源部２１を制御する。電源制御装置２５は、制御手段に相当する。 The power supply control device 25 causes the power supply unit 21 to stop generating the pulse current when the electrical resistance value that changes from time given by the resistance monitoring device 24 reaches a stop threshold that is a predetermined threshold. Give a signal. In this way, the power supply control device 25 controls the power supply device 20, specifically, the power supply unit 21 of the power supply device 20 so as to stop the supply of the pulse current to the electrode metal film 12. The power supply control device 25 corresponds to control means.

図４は、各パルス期間における２つの電流端子部２３間の電気抵抗の尖頭値（相対値）を示すグラフである。図４において、横軸は、電極金属膜１２に印加したパルス電流のパルスの回数（以下「印加電流パルス数」という場合がある）を示し、縦軸は、電気抵抗の尖頭値（相対値）を示す。本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の電圧値およびパルス長のパルスで構成される複数パルス電流で熱処理を行う。 FIG. 4 is a graph showing the peak value (relative value) of the electrical resistance between the two current terminal portions 23 in each pulse period. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the number of pulses of the pulse current applied to the electrode metal film 12 (hereinafter sometimes referred to as “applied current pulse number”), and the vertical axis indicates the peak value of the electrical resistance (relative value). ). In the present embodiment, heat treatment is performed with a plurality of pulse currents composed of pulses having the same voltage value and pulse length as in the first embodiment.

図４に示されるように、電気抵抗は、印加電流パルス数とともに増加し、印加電流パルス数が１００００回を超える付近で飽和する傾向があることが判る。これは、各パルスの印加に伴って、電極金属膜１２のＮｉと、ＳｉＣ基板１１のＳｉＣとが反応して、Ｎｉシリサイドが徐々に形成され、反応が進むにつれて反応速度が飽和することを示している。また図４から、印加電流パルス数が１００００回の熱処理によって、充分なオーミック接触が得られることが判る。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the electrical resistance increases with the number of applied current pulses, and tends to saturate in the vicinity where the number of applied current pulses exceeds 10,000. This indicates that with each pulse application, Ni of the electrode metal film 12 reacts with SiC of the SiC substrate 11 to form Ni silicide gradually, and the reaction rate becomes saturated as the reaction proceeds. ing. Further, it can be seen from FIG. 4 that sufficient ohmic contact can be obtained by heat treatment with 10,000 applied current pulses.

図４に示すようなグラフを事前に取得しておくことによって、充分なオーミック接触が得られる所定の抵抗値を得ておくことができる。電源制御装置２５は、電極金属膜１２の電気抵抗値である２つの電流端子部２３間の電気抵抗値が、充分なオーミック接触が得られる前記所定の抵抗値である停止閾値に到達したときに、電源部２１に対して、パルス電流の発生を停止させる信号を与える。これによって、過不足のない熱処理を行うことができる。 By obtaining a graph as shown in FIG. 4 in advance, it is possible to obtain a predetermined resistance value that provides sufficient ohmic contact. When the electric resistance value between the two current terminal portions 23, which is the electric resistance value of the electrode metal film 12, reaches the stop threshold value, which is the predetermined resistance value at which sufficient ohmic contact is obtained, The power supply unit 21 is given a signal for stopping the generation of the pulse current. Thereby, heat treatment without excess or deficiency can be performed.

以上のように本実施の形態によれば、抵抗監視装置２４によって電極金属膜１２の電気抵抗値が取得され、取得された電極金属膜１２の電気抵抗値が、予め定める停止閾値に到達すると、電源制御装置２５によって、電極金属膜１２へのパルス電流の供給を停止するように電源部２１が制御される。停止閾値は、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２とが反応してシリサイドが形成されて、充分なオーミック接触が得られているときの電極金属膜１２の電気抵抗値に選ばれる。つまり、本実施の形態では、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２とが反応してシリサイドが形成されるのを、電極金属膜１２の電気抵抗値の変化で捕捉し、熱処理完了時点を判断することで、必要にして充分な熱処理を行う。これによって、過熱を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the resistance monitoring device 24 acquires the electrical resistance value of the electrode metal film 12, and when the acquired electrical resistance value of the electrode metal film 12 reaches a predetermined stop threshold value, The power supply control unit 25 controls the power supply unit 21 to stop supplying the pulse current to the electrode metal film 12. The stop threshold value is selected as the electric resistance value of the electrode metal film 12 when the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 react to form silicide and a sufficient ohmic contact is obtained. That is, in the present embodiment, the formation of silicide by the reaction between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 is captured by the change in the electric resistance value of the electrode metal film 12, and the completion point of the heat treatment is determined. Then, if necessary, sufficient heat treatment is performed. Thereby, overheating can be prevented.

したがって、過剰な炭素（Ｃ）の界面析出を防止して、低抵抗のオーミック接触を得ることができる。またＳｉＣ基板１１の、オーミック電極となる電極金属膜１２が形成される側と反対側に形成されている半導体装置１０の素子部１８の構成要素、たとえばショットキー電極１５、ショットキー電極１５上に設けられるＡｌから成る外部出力電極１６、イオン注入層である注入領域１４などの損傷および特性の劣化を防止することができる。 Therefore, it is possible to prevent excessive precipitation of carbon (C) at the interface and obtain a low resistance ohmic contact. Further, on the components of the element portion 18 of the semiconductor device 10 formed on the opposite side of the SiC substrate 11 from the side on which the electrode metal film 12 to be an ohmic electrode is formed, for example, on the Schottky electrode 15 and the Schottky electrode 15. It is possible to prevent damage and deterioration of characteristics of the external output electrode 16 made of Al and the implantation region 14 which is an ion implantation layer.

本実施の形態では、複数パルス電流に含まれるパルスの数（以下「パルス数」という場合がある）は、図４に示した電気抵抗値が飽和に到達するまでのパルスの印加回数である１００００回としている。このパルス数は、熱処理によって進むシリサイド反応が飽和に到達するまでのパルスの印加回数を表しており、実用的なオーミック接触が得られるパルス数は、約５０００回で充分である。当業者は、事前に実用的なオーミック接触が得られるパルス数と、そのときの電気抵抗値とを事前に実験的に得ておくことができる。この電気抵抗値を、複数パルス電流の供給を停止させる前述の停止閾値である所定の電気抵抗値とすることができる。 In the present embodiment, the number of pulses included in the plurality of pulse currents (hereinafter sometimes referred to as “number of pulses”) is 10000, which is the number of pulses applied until the electrical resistance value shown in FIG. 4 reaches saturation. I'm trying. This number of pulses represents the number of pulses applied until the silicide reaction proceeding by the heat treatment reaches saturation, and about 5000 times is sufficient for obtaining a practical ohmic contact. A person skilled in the art can experimentally obtain in advance the number of pulses at which a practical ohmic contact can be obtained and the electrical resistance value at that time. This electrical resistance value can be set to a predetermined electrical resistance value that is the aforementioned stop threshold for stopping the supply of a plurality of pulse currents.

以上に述べた第１または第２の実施の形態の熱処理方法を用いて、本発明の実施の一形態である半導体装置の製造方法が実行され、前述の図１に示す半導体装置１０が製造される。本発明の実施の一形態である半導体装置の製造方法は、金属膜形成工程と、素子部形成工程と、熱処理工程とを備える。 Using the heat treatment method of the first or second embodiment described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is executed, and the semiconductor device 10 shown in FIG. 1 is manufactured. The A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a metal film forming step, an element portion forming step, and a heat treatment step.

金属膜形成工程では、前述のようにして、ＳｉＣ基板１１の厚み方向一方側の表面に、電極金属膜１２を形成する。素子部形成工程では、半導体装置１０の素子部１８を形成する。具体的には、素子部１８の構成要素であるドリフト層１３、注入領域１４、ショットキー電極１５、外部出力電極１６および保護膜１７を、前述のようにして、それぞれ形成する。 In the metal film forming step, the electrode metal film 12 is formed on the surface on one side in the thickness direction of the SiC substrate 11 as described above. In the element part forming step, the element part 18 of the semiconductor device 10 is formed. Specifically, the drift layer 13, the injection region 14, the Schottky electrode 15, the external output electrode 16, and the protective film 17 that are components of the element unit 18 are formed as described above.

素子部形成工程の後、熱処理工程において、第１または第２の実施の形態の熱処理方法を用いて、電極金属膜１２を熱処理する。これによって、電極金属膜１２とＳｉＣ基板１１との間でシリサイド化反応が進み、電極金属膜１２とＳｉＣ基板１１との間にオーミック接触が形成されるので、ＳｉＣ基板１１上に、電極金属膜１２から成る低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 After the element part formation step, in the heat treatment step, the electrode metal film 12 is heat treated using the heat treatment method of the first or second embodiment. As a result, the silicidation reaction proceeds between the electrode metal film 12 and the SiC substrate 11 and an ohmic contact is formed between the electrode metal film 12 and the SiC substrate 11, so that the electrode metal film is formed on the SiC substrate 11. A low-resistance ohmic electrode composed of 12 can be formed.

前述のように第１または第２の実施の形態の熱処理方法によれば、複数パルス電流を供給して電極金属膜１２を加熱するので、従来技術のように単一パルス電流を供給して加熱する場合に比べて、熱伝導によってＳｉＣ基板１１に散逸する熱エネルギーを小さくすることができる。これによって、熱処理工程において、ＳｉＣ基板１１のオーミック電極が形成される側とは反対側の表面、すなわち厚み方向他方側の表面に形成された半導体装置１０の素子部１８に、過大な熱エネルギーが加わることを防止することができるので、素子部１８の損傷および特性の劣化を防止することができる。したがって、半導体装置１０の素子部１８の損傷および特性の劣化を防いで、ＳｉＣ基板１１上に低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 As described above, according to the heat treatment method of the first or second embodiment, the electrode metal film 12 is heated by supplying a plurality of pulse currents. Therefore, the single pulse current is supplied and heated as in the prior art. Compared with the case where it does, the thermal energy dissipated to the SiC substrate 11 by heat conduction can be made small. Thereby, in the heat treatment process, excessive thermal energy is applied to the element portion 18 of the semiconductor device 10 formed on the surface opposite to the side on which the ohmic electrode of the SiC substrate 11 is formed, that is, the surface on the other side in the thickness direction. Since addition can be prevented, damage to the element portion 18 and deterioration of characteristics can be prevented. Therefore, damage to the element portion 18 of the semiconductor device 10 and deterioration of characteristics can be prevented, and a low-resistance ohmic electrode can be formed on the SiC substrate 11.

以上に述べた各実施の形態では、半導体装置としてショットキーバリアダイオードを例に取り、オーミック電極となる電極金属膜を熱処理する場合について説明したが、これに限定されない。他の半導体装置、たとえばＰＮ接合ダイオード、または電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor；略称：ＦＥＴ）などのトランジスタにおけるオーミック電極となる電極金属膜を熱処理する場合でも、前述の各実施の形態と同様に実施可能であり、同様の効果を得ることができる。 In each of the embodiments described above, a case where a Schottky barrier diode is taken as an example of a semiconductor device and an electrode metal film serving as an ohmic electrode is heat treated has been described, but the present invention is not limited to this. Even when heat-treating an electrode metal film serving as an ohmic electrode in another semiconductor device, for example, a transistor such as a PN junction diode or a field effect transistor (abbreviation: FET), it is performed in the same manner as in the above-described embodiments. It is possible and the same effect can be obtained.

また、以上の各実施の形態では、素子部１８の構成要素として、ドリフト層１３、注入領域１４、ショットキー電極１５、外部出力電極１６および保護膜１７を挙げているが、素子部１８の構成要素は、これに限定されない。たとえば、半導体装置１０がＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）ＦＥＴとして機能する場合には、素子部１８の構成要素は、ゲート電極層およびＭＯＳチャネル構造などを含む。これらの構成要素で素子部１８が構成される場合においても、前述の第１または第２の実施の形態の熱処理方法を用いて電極金属膜１２を熱処理することによって、素子部１８に過大な熱エネルギーが加わることを防止することができる。したがって、素子部１８の損傷および特性の劣化を防止することができるので、素子部１８の損傷および特性の劣化を防いで、ＳｉＣ基板１１上に低抵抗のオーミック電極を形成することができる。 In each of the above embodiments, the drift layer 13, the injection region 14, the Schottky electrode 15, the external output electrode 16, and the protective film 17 are cited as the constituent elements of the element portion 18. The element is not limited to this. For example, when the semiconductor device 10 functions as a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) FET, the components of the element unit 18 include a gate electrode layer and a MOS channel structure. Even in the case where the element portion 18 is constituted by these components, excessive heat is generated in the element portion 18 by heat-treating the electrode metal film 12 using the heat treatment method of the first or second embodiment described above. Energy can be prevented from being added. Therefore, damage to element portion 18 and deterioration of characteristics can be prevented, and damage to element section 18 and deterioration of characteristics can be prevented, and a low-resistance ohmic electrode can be formed on SiC substrate 11.

ＳｉＣ基板１１および電極金属膜１２の平面的な形状は、製造する半導体装置の形状に応じて、当業者が適宜選択することができる。たとえば、ＳｉＣ基板１１として、円形状のＳｉＣウェハを用い、その上に複数の長方形形状の電極金属膜１２を個別に配列し、それらの電極金属膜１２を一筆書きの要領で接続するように電極金属膜１２をパターニングして、その両端に電流端子部２３を設けることができる。その場合、電極金属膜パターンの電流が流れる方向に垂直な方向の電流経路の幅を略一定とし、電流密度を一定とすることで、複数の電極金属膜１２を均一に熱処理することができる。 The planar shape of SiC substrate 11 and electrode metal film 12 can be appropriately selected by those skilled in the art according to the shape of the semiconductor device to be manufactured. For example, a circular SiC wafer is used as the SiC substrate 11, a plurality of rectangular electrode metal films 12 are individually arranged thereon, and the electrodes are connected to each other in the manner of a single stroke. The metal film 12 can be patterned to provide current terminal portions 23 at both ends thereof. In that case, the plurality of electrode metal films 12 can be uniformly heat-treated by making the width of the current path perpendicular to the direction in which the current of the electrode metal film pattern flows substantially constant and the current density constant.

電極金属膜１２には、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）、またはこれらの合金を用いることができる。電極金属膜１２としては、厚さが、たとえば１０ｎｍ〜５μｍの電極金属膜１２を用いることができる。 The electrode metal film 12 includes nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), molybdenum (Mo), chromium (Cr), tantalum (Ta), titanium (Ti), aluminum (Al), or these Alloys can be used. As the electrode metal film 12, an electrode metal film 12 having a thickness of, for example, 10 nm to 5 μm can be used.

電極金属膜１２のＳｉＣ基板１１に接する側と反対側の表面、すなわち電極金属膜１２の厚み方向一方側の表面には、外部配線と接続するための他の金属膜、たとえばＴｉ、Ｍｏ、金（Ａｕ）などから成る金属膜を設けてもよい。 On the surface of the electrode metal film 12 opposite to the side in contact with the SiC substrate 11, that is, on the surface on one side in the thickness direction of the electrode metal film 12, another metal film for connecting to external wiring, for example, Ti, Mo, gold A metal film made of (Au) or the like may be provided.

電源部２１から電極金属膜１２に供給する複数パルス電流の各パルスの電圧値、電流値およびパルス形状は、電極金属膜１２の膜厚、形状および電気抵抗値に応じて、当業者が適宜選択することができる。たとえば、複数パルス電流の各パルスの電圧値は０．１Ｖ〜８００Ｖ、パルス長は５ｎｓ〜１００ｍｓ、パルス周期はパルス長の１．５倍〜１００倍に選ばれる。 The voltage value, current value, and pulse shape of each pulse of the plurality of pulse currents supplied from the power supply unit 21 to the electrode metal film 12 are appropriately selected by those skilled in the art according to the film thickness, shape, and electric resistance value of the electrode metal film 12. can do. For example, the voltage value of each pulse of the plurality of pulse currents is selected to be 0.1 V to 800 V, the pulse length is 5 ns to 100 ms, and the pulse period is 1.5 times to 100 times the pulse length.

また、パルス電流による熱処理を行う間、電極金属膜１２に接する雰囲気を、真空、または窒素、アルゴンもしくは水素などのガス雰囲気にすることが好ましい。これによって、電極金属膜１２の酸化を防止することができる。この場合、熱処理装置１，１Ａは、電極金属膜１２が設けられたＳｉＣ基板１１を収容する真空槽もしくは熱処理ガス雰囲気槽、または窒素、水素、アルゴンガスなどを電極金属膜１２に吹き付けるガス吹き出し口を有するガス吹付け手段を含んでもよい。 Moreover, it is preferable that the atmosphere in contact with the electrode metal film 12 is a vacuum or a gas atmosphere such as nitrogen, argon, or hydrogen during the heat treatment by the pulse current. Thereby, the oxidation of the electrode metal film 12 can be prevented. In this case, the heat treatment apparatus 1, 1 </ b> A is a vacuum tank or a heat treatment gas atmosphere tank that accommodates the SiC substrate 11 provided with the electrode metal film 12, or a gas outlet that blows nitrogen, hydrogen, argon gas, or the like onto the electrode metal film 12. Gas spraying means having the following may be included.

＜実施例１＞
ＳｉＣ基板１１には、厚さ３５０μｍのｎ型ＳｉＣ基板を用いた。このＳｉＣ基板１１の厚み方向他方側の表面に、ＳｉＣ基板１１よりも不純物濃度が低いｎ型ＳｉＣから成るドリフト層１３を、エピタキシャル成長させて形成した。次に、形成したドリフト層１３にＡｌイオンを注入して、注入領域１４を形成した。またドリフト層１３上に、ドリフト層１３に接して、厚さ１００ｎｍのＴｉから成るショットキー電極１５を形成した。さらにショットキー電極１５上に、ショットキー電極１５に接して、厚さ５μｍのＡｌから成る外部出力電極１６を形成した。 <Example 1>
As the SiC substrate 11, an n-type SiC substrate having a thickness of 350 μm was used. A drift layer 13 made of n-type SiC having an impurity concentration lower than that of the SiC substrate 11 was epitaxially grown on the surface of the SiC substrate 11 on the other side in the thickness direction. Next, Al ions were implanted into the formed drift layer 13 to form an implantation region 14. Further, a Schottky electrode 15 made of Ti having a thickness of 100 nm was formed on the drift layer 13 in contact with the drift layer 13. Further, an external output electrode 16 made of Al having a thickness of 5 μm was formed on the Schottky electrode 15 in contact with the Schottky electrode 15.

次に、ＳｉＣ基板１１のショットキー電極１５を形成した面と反対側の表面、すなわち厚み方向一方側の表面に、厚さ１００ｎｍのＮｉから成る電極金属膜１２を、スパッタ法によって形成した。この段階におけるＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率を測定したところ、５０ｍΩｃｍ²であり、良好なオーミック接触は得られていなかった。 Next, an electrode metal film 12 made of Ni having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the SiC substrate 11 opposite to the surface on which the Schottky electrode 15 was formed, that is, one surface in the thickness direction by sputtering. When the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 at this stage was measured, it was 50 mΩcm ² , and good ohmic contact was not obtained.

次に導電性接着剤を用いて、電極金属膜１２上に、８ｃｍの間隔で２つの電流端子部２３を形成した。形成した２つの電流端子部２３を介して、電極金属膜１２と導線２２とを接続した。さらに導線２２を電源部２１に接続した。 Next, two current terminal portions 23 were formed on the electrode metal film 12 at an interval of 8 cm using a conductive adhesive. The electrode metal film 12 and the conductive wire 22 were connected through the two current terminal portions 23 formed. Furthermore, the conducting wire 22 was connected to the power supply unit 21.

次に電源部２１を駆動して、電極金属膜１２に、複数パルス電流として、電圧値が２００Ｖ、パルス長が５００ｎｓ、パルス周期が５μｓであるパルスを１００００パルス含むパルス電流を供給した。このようにして電極金属膜１２を熱処理することによって半導体装置１０を製造した。このときの各パルスの尖頭電流値は２Ａであった。このときのパルス電流による投入エネルギーを概算すると、電極金属膜１２の電気抵抗を１００Ωとして、２００［Ｖ］×２［Ａ］×５００×１０^-9［ｓ］×１００００［パルス］＝２Ｊとなる。 Next, the power supply unit 21 was driven, and a pulse current including 10,000 pulses having a voltage value of 200 V, a pulse length of 500 ns, and a pulse period of 5 μs was supplied to the electrode metal film 12 as a plurality of pulse currents. Thus, the semiconductor device 10 was manufactured by heat-treating the electrode metal film 12. The peak current value of each pulse at this time was 2A. Approximating the input energy by the pulse current at this time, when the electric resistance of the electrode metal film 12 is 100Ω, 200 [V] × 2 [A] × 500 × 10 ⁻⁹ [s] × 10000 [pulse] = 2J. .

この段階におけるＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率を測定したところ、約１μΩｃｍ²であり、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との間に良好なオーミック接触が形成されていることが確認された。また、得られた半導体装置１０について、順方向および逆方向の電流電圧特性を測定したところ、良好な整流特性が得られた。 When the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 at this stage was measured, it was about 1 μΩcm ² , indicating that a good ohmic contact was formed between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12. confirmed. Further, when the current-voltage characteristics in the forward direction and the reverse direction were measured for the obtained semiconductor device 10, good rectification characteristics were obtained.

＜比較例１＞
複数パルス電流に代えて、電圧値が２００Ｖ、パルス長が５ｍｓの単一のパルスで構成される単一パルス電流を電極金属膜１２に供給して熱処理すること以外は実施例１と同様にして、半導体装置を製造した。このときのパルス電流による投入エネルギーは、電極金属膜１２の電気抵抗を１００Ωとして、２００［Ｖ］×２［Ａ］×５×１０^-3［ｓ］×１［パルス］＝２Ｊとなる。 <Comparative Example 1>
The same procedure as in Example 1 was performed except that a single pulse current composed of a single pulse having a voltage value of 200 V and a pulse length of 5 ms was supplied to the electrode metal film 12 for heat treatment instead of the multiple pulse current. A semiconductor device was manufactured. The input energy by the pulse current at this time is 200 [V] × 2 [A] × 5 × 10 ⁻³ [s] × 1 [pulse] = 2J, where the electric resistance of the electrode metal film 12 is 100Ω.

得られた半導体装置では、整流特性は得られたものの、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率は、９０ｍΩｃｍ²であり、熱処理の効果は得られず、むしろ接触抵抗率が高くなった。つまり、本比較例では、合計としては、実施例１と同一のエネルギー量が投入されているにも拘わらず、オーミック接触が得られなかった。その理由は、以下のように推察される。 In the obtained semiconductor device, although the rectification characteristics were obtained, the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 was 90 mΩcm ² , so that the effect of heat treatment was not obtained, but rather the contact resistivity was increased. It was. That is, in this comparative example, although the same amount of energy as in Example 1 was input, ohmic contact was not obtained. The reason is guessed as follows.

本比較例では、パルス長が５ｍｓと実施例１よりも長いので、実施例１よりも長い期間、電極金属膜１２が熱せられた。これによって、電極金属膜１２が、シリサイド化反応を進めるために必要な温度よりも必要以上に高温に過熱された。その結果、電極金属膜１２の酸化、およびＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との界面への炭素（Ｃ）の析出などの好ましくない反応が起こり、接触抵抗率が高くなったものと推察される。 In this comparative example, since the pulse length was 5 ms, which was longer than that of Example 1, the electrode metal film 12 was heated for a longer period than that of Example 1. As a result, the electrode metal film 12 was overheated to a temperature higher than necessary than the temperature necessary for proceeding with the silicidation reaction. As a result, it is presumed that an undesirable reaction such as oxidation of the electrode metal film 12 and precipitation of carbon (C) at the interface between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 occurred, resulting in an increase in contact resistivity. .

＜比較例２，３＞
比較例２，３では、電極金属膜１２の温度を比較例１よりも低下させる目的で、パルスの電圧値を比較例１よりも下げて５０Ｖとし、パルス長が５０ｍｓ、５００ｍｓの単一のパルスで構成される単一パルス電流をそれぞれ電極金属膜１２に供給して熱処理すること以外は実施例１と同様にして、半導体装置を製造した。パルス長が５０ｍｓの単一のパルスで構成される単一パルス電流を電極金属膜１２に供給した場合を比較例２とし、パルス長が５００ｍｓの単一のパルスで構成される単一パルス電流を電極金属膜１２に供給した場合を比較例３とする。このときのパルス電流による投入エネルギーは、電極金属膜１２の電気抵抗を１００Ωとして、比較例２では、５０［Ｖ］×０．５［Ａ］×５０×１０^-3［ｓ］×１［パルス］＝１．２５Ｊとなり、比較例３では、５０［Ｖ］×０．５［Ａ］×５００×１０^-3［ｓ］×１［パルス］＝１２．５Ｊとなる。 <Comparative Examples 2 and 3>
In Comparative Examples 2 and 3, for the purpose of lowering the temperature of the electrode metal film 12 than that of Comparative Example 1, the pulse voltage value is set to 50 V lower than that of Comparative Example 1, and a single pulse with a pulse length of 50 ms and 500 ms is used. A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a single pulse current composed of the following was supplied to the electrode metal film 12 and heat-treated. The case where a single pulse current composed of a single pulse with a pulse length of 50 ms is supplied to the electrode metal film 12 is set as Comparative Example 2, and a single pulse current composed of a single pulse with a pulse length of 500 ms is The case where the electrode metal film 12 is supplied is referred to as Comparative Example 3. The input energy by the pulse current at this time is 50 [V] × 0.5 [A] × 50 × 10 ⁻³ [s] × 1 [pulse] in Comparative Example 2 where the electric resistance of the electrode metal film 12 is 100Ω. ] = 1.25 J, and in Comparative Example 3, 50 [V] × 0.5 [A] × 500 × 10 ⁻³ [s] × 1 [pulse] = 12.5 J.

比較例２で得られた半導体装置では、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率は、４０ｍΩｃｍ²であった。比較例３で得られた半導体装置では、ＳｉＣ基板１１と電極金属膜１２との接触抵抗率は、３０ｍΩｃｍ²であった。このように比較例２，３のいずれの場合も、接触抵抗率がわずかに低下する効果が得られた。 In the semiconductor device obtained in Comparative Example 2, the contact resistivity between SiC substrate 11 and electrode metal film 12 was 40 mΩcm ² . In the semiconductor device obtained in Comparative Example 3, the contact resistivity between the SiC substrate 11 and the electrode metal film 12 was 30 mΩcm ² . As described above, in both cases of Comparative Examples 2 and 3, the effect of slightly reducing the contact resistivity was obtained.

しかし、比較例２，３で得られた半導体装置について、電流電圧特性を測定したところ、良好な整流特性が得られなかった。その理由は、以下のように推察される。 However, when the current-voltage characteristics of the semiconductor devices obtained in Comparative Examples 2 and 3 were measured, good rectification characteristics were not obtained. The reason is guessed as follows.

比較例２，３では、パルス長が５ｍｓと実施例１よりも長いので、実施例１よりも長い期間、電極金属膜１２が熱せられた。この長時間の加熱期間において、ＳｉＣ基板１１へ散逸する熱エネルギーが大きくなり、ショットキー電極１５が過熱され、整流特性を発現させるためのショットキー界面が劣化したので、良好な整流特性が得られなかったものと推察される。 In Comparative Examples 2 and 3, since the pulse length was 5 ms, which was longer than that in Example 1, the electrode metal film 12 was heated for a longer period than in Example 1. In this long heating period, the thermal energy dissipated to the SiC substrate 11 is increased, the Schottky electrode 15 is overheated, and the Schottky interface for expressing the rectifying characteristics is deteriorated, so that a favorable rectifying characteristic is obtained. It is presumed that there was not.

以上の実施例１と比較例１〜３との比較から、実施例１のように複数パルス電流を供給して電極金属膜１２を加熱することによって、ＳｉＣ基板１１に過大な熱エネルギーが加わることを防止し、半導体装置の素子部の損傷および特性の劣化を防いで、ＳｉＣ基板１１上に、電極金属膜１２から成る低抵抗のオーミック電極を形成することができることが確認された。 From the comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 described above, excessive heat energy is applied to the SiC substrate 11 by heating the electrode metal film 12 by supplying a plurality of pulse currents as in Example 1. It was confirmed that a low-resistance ohmic electrode made of the electrode metal film 12 can be formed on the SiC substrate 11 while preventing damage to the element part of the semiconductor device and deterioration of characteristics.

１，１Ａ熱処理装置、１０半導体装置、１１ＳｉＣ基板、１２電極金属膜、１３ドリフト層、１４注入領域、１５ショットキー電極、１６外部出力電極、１７保護膜、１８素子部、２０電源装置、２１電源部、２２導線、２３電流端子部、２４抵抗監視装置、２５電源制御装置。 1, 1A Heat treatment device, 10 Semiconductor device, 11 SiC substrate, 12 Electrode metal film, 13 Drift layer, 14 Injection region, 15 Schottky electrode, 16 External output electrode, 17 Protective film, 18 Element part, 20 Power supply device, 21 Power supply unit, 22 conductor, 23 current terminal unit, 24 resistance monitoring device, 25 power supply control device.

Claims

A heat treatment method for a metal film provided on the surface on one side in the thickness direction of a silicon carbide substrate,
A heat treatment method, wherein Joule heat is generated by supplying a pulse current composed of a pulse train including a plurality of pulses to the metal film, and the metal film is heated by the generated Joule heat.

When supplying the pulse current to the metal film, the resistance value of the metal film is acquired, and when the acquired resistance value of the metal film reaches a predetermined stop threshold, the pulse current is supplied to the metal film. The heat treatment method according to claim 1, wherein the heat treatment is stopped.

A metal film heat treatment apparatus provided on the surface of one side in the thickness direction of the silicon carbide substrate,
A heat treatment apparatus comprising a current supply means for supplying a pulse current composed of a pulse train including a plurality of pulses to the metal film.

Resistance acquisition means for acquiring a resistance value of the metal film;
Control means for controlling the current supply means based on the resistance value of the metal film acquired by the resistance acquisition means,
The control means controls the current supply means so as to stop the supply of the pulse current to the metal film when the resistance value of the metal film reaches a predetermined stop threshold value. 3. The heat treatment apparatus according to 3.

A metal film forming step of forming a metal film on the surface of one side in the thickness direction of the silicon carbide substrate;
An element part forming step of forming an element part of a semiconductor device on the surface of the other side in the thickness direction of the silicon carbide substrate;
After the said element part formation process, the heat processing method of heat-processing the said metal film using the heat processing method of Claim 1 or 2 is provided, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.