JP3539417B2

JP3539417B2 - Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP3539417B2
Application number: JP2001349194A
Authority: JP
Inventors: 秀明田中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP2003152182A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化珪素半導体装置及びその製造方法に係り、特に、不純物注入後の活性化熱処理を行う際に、基板厚みの変化による注入層の抵抗値の変化を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低オン抵抗、高耐圧等の優れた特性を有する半導体素子として、トレンチゲート型ＳｉＣ（炭化珪素）ＭＯＳ−ＦＥＴが有望視されている。
【０００３】
このような半導体素子を製造する際には、不純物注入後の活性化アニール（活性化熱処理）を高温（例えば、１５００℃）で行うと、基板表面が荒れたり、不純物が外向拡散（アウトディフュージョン）するという問題が発生する。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、例えば特開平１０−１２５６１１号公報（以下、従来例という）に記載された炭化珪素半導体装置の製造方法が知られている。
【０００５】
図４は、該従来例に記載された炭化珪素半導体装置の製造方法の処理手順を示す説明図であり、以下、同図を参照しながら、従来例の処理手順について説明する。まず、同図（ａ）に示すように、ｎ⁺型単結晶半導体基板１、ｎ^-型エピタキシャル層２、及びｐ型エピタキシャル層３からなるＳｉＣ基板１００を用意し、更に、表面にマスク材２０を形成する。その後、不純物としてＮ⁺をイオン注入する。
【０００６】
次いで、同図（ｂ）に示すように、基板表面にエピタキシャル膜５を成長させる。このエピタキシャル膜５が、注入した不純物Ｎの外向拡散や母材であるＳｉ、Ｃの蒸発を防止するための、キャップ膜として機能する。この状態で、基板温度を１５００℃に保持し、不純物であるＮを活性化させる。ここで、図中の符号３０に示す「×」印は、不純物であるＮが活性化する前の状態、符号３１に示す「○」印は、不純物Ｎが活性化した状態を示している。
【０００７】
そして、同図（ｃ）に示すように、エピタキシャル層５（キャップ膜）をドライエッチング等により除去し、同図（ｄ）に示すように、層間絶縁膜８、及び電極４０を形成することにより、ＭＯＳＦＥＴを形成することができる。
【０００８】
このような手順を用いることにより、高温発生時には、キャップ膜により、基板表面が保護されるので、基板表面が荒れることや、不純物の外向拡散といった問題を解決することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例では、キャップ膜（エピタキシャル層５）を除去する際に、基板表面の一部をも除去することがあり、このような場合には、イオン注入層の厚さが変わってしまい、注入層の抵抗値が変化するという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、基板を保護するために用いるキャップ膜を除去する手順を必要としない炭化珪素半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、炭化珪素基板中にイオン注入法を用いて不純物を導入した不純物領域が形成された炭化珪素半導体装置において、前記炭化珪素基板の表面をエピタキシャル層でキャップし、且つ、前記エピタキシャル層を取り除かずに、珪素と反応する金属からなる電極を前記不純物領域の上面に形成することを特徴とする炭化珪素半導体装置。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、炭化珪素基板中にイオン注入法を用いて不純物を導入した不純物領域が形成された炭化珪素半導体装置において、前記炭化珪素基板をエピタキシャル雰囲気中に晒した状態で活性化熱処理を加えることにより、該炭化珪素基板表面にエピタキシャル層を形成し、且つ、前記エピタキシャル層を取り除かずに、珪素と反応する金属からなる電極を前記不純物領域の上面に形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記電極の材料は、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）のうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、炭化珪素基板中に、イオン注入法を用いて、不純物を導入した不純物領域を形成するステップと、前記炭化珪素基板の表面をエピタキシャル層を用いてキャップするステップと、前記エピタキシャル層を取り除かずに、珪素と反応する金属からなる電極を前記不純物領域の上面に形成するステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、炭化珪素基板中に、イオン注入法を用いて、不純物を導入した不純物領域を形成するステップと、前記炭化珪素基板をエピタキシャル雰囲気中に晒した状態で活性化熱処理を行うことにより、該炭化珪素基板の表面にエピタキシャル層を形成するステップと、前記エピタキシャル層を取り除かずに、珪素と反応する金属からなる電極を前記不純物領域の上面に形成するステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記電極の材料は、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）のうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明では、炭化珪素基板の表面にエピタキシャル層を形成してこれをキャップ層とし、その後、炭化珪素基板内に形成された不純物領域を活性化熱処理するので、基板表面が荒れたり、注入した不純物が外向拡散するという問題を回避することができる。更に、電極の材料として、珪素と反応する金属を用いているので、エピタキシャル層を除去する必要がない。従って、注入層の抵抗値が変化する等の問題を回避することができる。
【００１８】
請求項２の発明では、炭化珪素基板をエピタキシャル雰囲気中で、活性化熱処理することにより、該炭化珪素基板内に形成された不純物領域を活性化することができ、更に、基板表面にエピタキシャル層が形成される。従って、基板表面が荒れたり、注入した不純物が外向拡散するという問題を回避することができる。更に、電極の材料として、珪素と反応する金属を用いているので、エピタキシャル層を除去する必要がない。従って、抵抗値が変化する等の問題を回避することができる。
【００１９】
請求項３の発明では、電極材料として用いる金属として、ニッケル、タングステン、チタン、タンタル、或いは白金のうちのいずれかを用いるので、請求項１、請求項２に記載した効果をより向上させることができる。
【００２０】
請求項４の発明では、炭化珪素基板の表面にエピタキシャル層を形成してこれをキャップ層とし、その後、炭化珪素基板内に形成された不純物領域を活性化熱処理するので、基板表面が荒れたり、注入した不純物が外向拡散するという問題を回避することができる。また、電極の材料として、珪素と反応する金属を用いているので、エピタキシャル層を除去する工程を省略することができ、更に、エピタキシャル層を除去しないので、注入層の抵抗値が変化する等の問題を回避することができる。
【００２１】
請求項５の発明では、炭化珪素基板をエピタキシャル雰囲気中で、活性化熱処理することにより、該炭化珪素基板内に形成された不純物領域を活性化することができ、更に、基板表面にエピタキシャル層が形成される。従って、基板表面が荒れたり、注入した不純物が外向拡散するという問題を回避することができる。また、電極の材料として、珪素と反応する金属を用いているので、エピタキシャル層を除去する工程を省略することができる。更に、エピタキシャル層を除去しないので、注入層の抵抗値が変化する等の問題を回避することができる。
【００２２】
請求項６の発明では、電極材料として用いる金属として、ニッケル、タングステン、チタン、タンタル、或いは白金のうちのいずれかを用いるので、請求項４、請求項５に記載した効果をより向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施形態では、炭化珪素半導体装置の一例として、トレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴについて説明する。
【００２４】
同図に示すように、トレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴは、ｎ⁺型炭化珪素単結晶基板１上に、ｎ^-型炭化珪素エピタキシャル層２が形成され、その上にはｐ型炭化珪素エピタキシャル層３が形成されている。
【００２５】
更に、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層３上には、イオン注入と熱処理によってｎ⁺型ソース領域４が形成されている。
【００２６】
その上面には、エピタキシャル層５が形成される。また、このエピタキシャル層５の一部にはトレンチが形成され、該トレンチは、ｎ^-型炭化珪素エピタキシャル層２に達する深さにまで達している。また、トレンチ内にはゲート酸化膜６が形成され、更に、その内側にはポリシリコンゲート電極７が形成されている。
【００２７】
エピタキシャル層５の一部は、エピタキシャル層５の珪素と、ソース電極９の電極材料との反応層５０を形成しており、該エピタキシャル層５の上面全体は層間絶縁膜８で覆われている。
【００２８】
更に、ｎ⁺型炭化珪素単結晶基板１の裏面には、ドレイン電極１０が形成され、トレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴを構成している。
【００２９】
次に、図１に示した如くの、トレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴを製造する手順について、図２、図３を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示すように、ｎ⁺型炭化珪素単結晶基板１と、ｎ^-型炭化珪素エピタキシャル層２、及びｐ型炭化珪素エピタキシャル層３からなるＳｉＣ基板１００を用意する。
【００３１】
そして、同図（ｂ）に示すように、不純物として燐原子７０をｐ型炭化珪素エピタキシャル層３へイオン注入する。この際のイオン注入条件としては、例えば、基板温度８００℃、注入エネルギー２０〜１８０ｋｅＶの範囲で総ドーズ量が７×１０¹⁵ｃｍ^-2であるとする。
【００３２】
次に、同図（ｃ）に示すように、酸化膜を堆積し、これをパターニングしてマスク材２０を形成する。その後、反応性イオンエッチングにより、ｎ^-型炭化珪素エピタキシャル層２へ達する深さのトレンチ６０を形成し、マスク材２０を除去する。
【００３３】
その後、図３（ｄ）に示すように、ＣＶＤ装置内においてＳｉＣ基板１００を熱処理し、基板温度を１５００℃に保持した状態で、ＳｉＨ₄、Ｃ₃Ｈ₈、Ｈ₂、Ｎ₂ガスを流し、基板表面にエピタキシャル膜５を形成しつつイオン注入した燐原子７０を活性化させる。
【００３４】
このエピタキシャル膜５は、活性化熱処理時のキャップ膜として機能すると共に、デバイス動作時において蓄積型チャネル領域としても機能するものである。従って、このエピタキシャル膜５の膜厚は、キャップ膜として機能するのに十分、且つ、蓄積型チャネルとして機能する膜厚であれば良い。本実施形態において、膜厚は例えば２０００〜２５００Åである。
【００３５】
また、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層３にイオン注入された燐原子７０は、電気的に活性化することにより、ｐ型炭化珪素エピタキシャル層３の上部にｎ⁺型ソース領域４を形成する。
【００３６】
次いで、図３（ｅ）に示すように、トレンチ６０内にゲート酸化膜６、ポリシリコンゲート電極７を形成し、ＳｉＣ基板１００の表面全体を層間絶縁膜８で被う。
【００３７】
その後、図３（ｆ）に示すようにフォトレジスト、及びエッチングによりコンタクトホールを開口し、電子線蒸着によりソース電極材料としてのニッケル（Ｎｉ）を堆積させ、アルゴン雰囲気中で１０００℃１分間のコンタクトアニールを行う。
【００３８】
このコンタクトアニール時に、ニッケル原子がエピタキシャル層５中の珪素と反応し、反応層５０が形成されソース電極９が形成される。
【００３９】
最後に、ｎ⁺型炭化珪素単結晶基板１の裏面にスパッタ法によりアルミニウムを堆積させドレイン電極１０を形成して、トレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴを完成させる。
【００４０】
上記で説明してきたように、エピタキシャル層５中の珪素と反応するニッケルを電極材料に用いることにより、活性化熱処理（活性化アニール）時にキャップ膜として用いたエピタキシャル層５を除去することなく、ソース電極９を形成することができる。
【００４１】
従って、エピタキシャル層５を除去する必要がなく、ｎ⁺型ソース領域４の厚みも変わることが無いので、従来のように、ｎ⁺型ソース領域４の厚みが変化することに起因する抵抗値の変化を無くすことができ、良好な電極を形成することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記したトレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴに限らず、ＳｉＣ基板にイオン注入して形成した半導体領域を有し、且つ、その上面に電極を形成するものであれば、他の炭化珪素半導体装置の製造方法にも適用することができる。
【００４３】
また、本実施例では反応層５０を形成するソース電極９の材料として、ニッケルを用いた例で説明したが、他にも珪素と反応する金属として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）を用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る炭化珪素半導体装置（トレンチゲート型ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴ）の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した炭化珪素半導体装置を作成する手順を示す説明図である。
【図３】（ｄ）〜（ｆ）は、図１に示した炭化珪素半導体装置を作成する手順を示す説明図である。
【図４】従来例に記載された炭化珪素半導体装置の作成手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１ｎ⁺型炭化珪素単結晶基板
２ｎ^-型炭化珪素エピタキシャル層
３ｐ型炭化珪素エピタキシャル層
４ｎ⁺型ソース領域
５エピタキシャル層
６ゲート酸化膜
７ポリシリコンゲート電極
８層間絶縁膜
９ソース電極
１０ドレイン電極
２０マスク材料
５０反応層
６０トレンチ
７０電気的に不活性な燐原子
１００ＳｉＣ基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a technique for preventing a change in resistance of an implantation layer due to a change in substrate thickness when performing an activation heat treatment after impurity implantation.
[0002]
[Prior art]
As a semiconductor element having excellent characteristics such as low on-resistance and high withstand voltage, a trench gate type SiC (silicon carbide) MOS-FET is expected to be promising.
[0003]
In manufacturing such a semiconductor device, if activation annealing (activation heat treatment) after impurity implantation is performed at a high temperature (for example, 1500 ° C.), the substrate surface becomes rough or impurities diffuse outward (out diffusion). Problem arises.
[0004]
In order to solve such a problem, a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-125611 (hereinafter, referred to as a conventional example) is known.
[0005]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing procedure of a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device described in the conventional example. Hereinafter, a processing procedure of the conventional example will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, a SiC substrate 100 including an n ⁺ -type single-crystal semiconductor substrate 1, an n ^-- type epitaxial layer 2, and a p-type epitaxial layer 3 is prepared. To form Thereafter, N ⁺ ions are implanted as impurities.
[0006]
Next, as shown in FIG. 2B, an epitaxial film 5 is grown on the substrate surface. The epitaxial film 5 functions as a cap film for preventing outward diffusion of the implanted impurity N and evaporation of the base materials Si and C. In this state, the substrate temperature is maintained at 1500 ° C., and N as an impurity is activated. Here, in the figure, a mark “x” indicated by reference numeral 30 indicates a state before the impurity N is activated, and a sign “○” indicated by reference numeral 31 indicates a state where the impurity N is activated.
[0007]
Then, as shown in FIG. 3C, the epitaxial layer 5 (cap film) is removed by dry etching or the like, and the interlayer insulating film 8 and the electrode 40 are formed as shown in FIG. , MOSFETs can be formed.
[0008]
By using such a procedure, when a high temperature is generated, the substrate surface is protected by the cap film, so that problems such as roughening of the substrate surface and outward diffusion of impurities can be solved.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, when the cap film (epitaxial layer 5) is removed, a part of the substrate surface may also be removed. In such a case, the thickness of the ion implantation layer changes. As a result, there is a problem that the resistance value of the injection layer changes.
[0010]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a silicon carbide semiconductor device which does not require a procedure for removing a cap film used to protect a substrate and a silicon carbide semiconductor device. It is to provide a manufacturing method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 of the present application is directed to a silicon carbide semiconductor device in which an impurity region in which an impurity is introduced using an ion implantation method is formed in a silicon carbide substrate. A silicon carbide semiconductor device , wherein an electrode made of a metal that reacts with silicon is formed on the upper surface of the impurity region without removing the epitaxial layer and capping the epitaxial layer.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a silicon carbide semiconductor device having an impurity region formed by introducing an impurity into a silicon carbide substrate using an ion implantation method, wherein the silicon carbide substrate is activated while being exposed to an epitaxial atmosphere. Forming an epitaxial layer on the surface of the silicon carbide substrate by applying heat treatment, and forming an electrode made of a metal that reacts with silicon on the upper surface of the impurity region without removing the epitaxial layer. I do.
[0013]
The invention according to claim 3 is characterized in that the material of the electrode is any one of nickel (Ni), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), and platinum (Pt). I do.
[0014]
The invention according to claim 4 is a step of forming an impurity region in which impurities are introduced in a silicon carbide substrate by using an ion implantation method, and a step of capping a surface of the silicon carbide substrate using an epitaxial layer. Forming an electrode made of a metal that reacts with silicon on the upper surface of the impurity region without removing the epitaxial layer .
[0015]
The invention according to claim 5 is a step of forming an impurity region into which impurities are introduced in a silicon carbide substrate by using an ion implantation method, and performing an activation heat treatment in a state where the silicon carbide substrate is exposed to an epitaxial atmosphere. by performing the steps of forming an epitaxial layer on the surface of the silicon carbide substrate, without removing take the epitaxial layer, and forming an electrode made of a metal which reacts with silicon on the upper surface of the impurity region, the It is characterized by having.
[0016]
The invention according to claim 6 is characterized in that the material of the electrode is any one of nickel (Ni), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), and platinum (Pt). I do.
[0017]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an epitaxial layer is formed on the surface of the silicon carbide substrate, and this is used as a cap layer. Then, activation heat treatment is performed on the impurity regions formed in the silicon carbide substrate. The problem that the implanted impurities diffuse outward can be avoided. Further, since a metal that reacts with silicon is used as a material of the electrode, it is not necessary to remove the epitaxial layer. Therefore, problems such as a change in the resistance value of the injection layer can be avoided.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, the silicon carbide substrate is subjected to an activation heat treatment in an epitaxial atmosphere, whereby the impurity region formed in the silicon carbide substrate can be activated. It is formed. Therefore, it is possible to avoid the problem that the substrate surface becomes rough and the implanted impurities diffuse outward. Further, since a metal that reacts with silicon is used as a material of the electrode, it is not necessary to remove the epitaxial layer. Therefore, problems such as a change in the resistance value can be avoided.
[0019]
According to the third aspect of the invention, any one of nickel, tungsten, titanium, tantalum, and platinum is used as the metal used as the electrode material, so that the effects described in the first and second aspects can be further improved. it can.
[0020]
According to the invention of claim 4, an epitaxial layer is formed on the surface of the silicon carbide substrate, and this is used as a cap layer. Then, activation heat treatment is performed on the impurity region formed in the silicon carbide substrate. The problem that the implanted impurities diffuse outward can be avoided. In addition, since a metal that reacts with silicon is used as a material of the electrode, the step of removing the epitaxial layer can be omitted. Further, since the epitaxial layer is not removed, the resistance of the injection layer may change. Problems can be avoided.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, the silicon carbide substrate is subjected to an activation heat treatment in an epitaxial atmosphere, whereby the impurity regions formed in the silicon carbide substrate can be activated. It is formed. Therefore, it is possible to avoid the problem that the substrate surface becomes rough and the implanted impurities diffuse outward. Further, since a metal that reacts with silicon is used as a material of the electrode, the step of removing the epitaxial layer can be omitted. Further, since the epitaxial layer is not removed, problems such as a change in the resistance value of the injection layer can be avoided.
[0022]
According to the invention of claim 6, since any one of nickel, tungsten, titanium, tantalum, and platinum is used as the metal used as the electrode material, the effects described in claims 4 and 5 can be further improved. it can.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a silicon carbide semiconductor device according to one embodiment of the present invention. In the present embodiment, a trench gate type SiC power MOSFET will be described as an example of a silicon carbide semiconductor device.
[0024]
As shown in FIG. 1, in the trench gate type SiC power MOSFET, an n ⁻ -type silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on an n ⁺ -type silicon carbide single crystal substrate 1, and a p-type silicon carbide epitaxial layer 3 is formed thereon. Is formed.
[0025]
Further, an n ⁺ -type source region 4 is formed on p-type silicon carbide epitaxial layer 3 by ion implantation and heat treatment.
[0026]
An epitaxial layer 5 is formed on the upper surface. A trench is formed in part of epitaxial layer 5, and the trench reaches a depth reaching n ⁻ -type silicon carbide epitaxial layer 2. A gate oxide film 6 is formed in the trench, and a polysilicon gate electrode 7 is formed inside the gate oxide film 6.
[0027]
Part of the epitaxial layer 5 forms a reaction layer 50 of silicon of the epitaxial layer 5 and an electrode material of the source electrode 9, and the entire upper surface of the epitaxial layer 5 is covered with the interlayer insulating film 8.
[0028]
Further, a drain electrode 10 is formed on the back surface of n ⁺ -type silicon carbide single crystal substrate 1 to constitute a trench gate type SiC power MOSFET.
[0029]
Next, a procedure for manufacturing a trench gate type SiC power MOSFET as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0030]
First, as shown in FIG. 2A, a SiC substrate 100 including n ⁺ -type silicon carbide single-crystal substrate 1, n ⁻ -type silicon carbide epitaxial layer 2, and p-type silicon carbide epitaxial layer 3 is prepared.
[0031]
Then, as shown in FIG. 2B, phosphorus atoms 70 are ion-implanted into the p-type silicon carbide epitaxial layer 3 as impurities. The ion implantation conditions at this time are, for example, a substrate temperature of 800 ° C. and an implantation energy of 20 to 180 keV, and a total dose of 7 × 10 ¹⁵ cm ⁻² .
[0032]
Next, as shown in FIG. 4C, an oxide film is deposited and patterned to form a mask material 20. Thereafter, trench 60 having a depth reaching n ⁻ -type silicon carbide epitaxial layer 2 is formed by reactive ion etching, and mask material 20 is removed.
[0033]
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the SiC substrate 100 is heat-treated in a CVD apparatus, and while keeping the substrate temperature at 1500 ° C., SiH ₄ , C ₃ H ₈ , H ₂ , and N ₂ gas are flowed. Then, the phosphorus atoms 70 implanted are activated while forming the epitaxial film 5 on the substrate surface.
[0034]
The epitaxial film 5 functions not only as a cap film at the time of activation heat treatment but also as a storage channel region during device operation. Therefore, the thickness of the epitaxial film 5 should be sufficient to function as a cap film and to function as a storage channel. In the present embodiment, the film thickness is, for example, 2000 to 2500 °.
[0035]
Phosphorus atoms 70 implanted into p-type silicon carbide epitaxial layer 3 are electrically activated to form n ⁺ -type source region 4 on p-type silicon carbide epitaxial layer 3.
[0036]
Next, as shown in FIG. 3E, a gate oxide film 6 and a polysilicon gate electrode 7 are formed in the trench 60, and the entire surface of the SiC substrate 100 is covered with an interlayer insulating film 8.
[0037]
Thereafter, as shown in FIG. 3F, a contact hole is opened by photoresist and etching, nickel (Ni) as a source electrode material is deposited by electron beam evaporation, and the contact is made at 1000 ° C. for 1 minute in an argon atmosphere. Annealing is performed.
[0038]
During this contact annealing, nickel atoms react with silicon in the epitaxial layer 5 to form a reaction layer 50 and a source electrode 9.
[0039]
Finally, aluminum is deposited on the back surface of the n ⁺ -type silicon carbide single crystal substrate 1 by a sputtering method to form a drain electrode 10, thereby completing a trench gate type SiC power MOSFET.
[0040]
As described above, by using nickel that reacts with silicon in the epitaxial layer 5 as an electrode material, the source layer can be removed without removing the epitaxial layer 5 used as the cap film during activation heat treatment (activation annealing). The electrode 9 can be formed.
[0041]
Therefore, it is not necessary to remove the epitaxial layer 5, since there is no change even thickness of the n ⁺ -type source region 4, as in the prior art, n ⁺ thickness of -type source region 4 in the resistance value caused by change The change can be eliminated, and a good electrode can be formed.
[0042]
The present invention is not limited to the above-described trench gate type SiC power MOSFET, but may be any other type of carbonized semiconductor having a semiconductor region formed by ion implantation into a SiC substrate and forming an electrode on the upper surface thereof. The present invention can also be applied to a method for manufacturing a silicon semiconductor device.
[0043]
Further, in this embodiment, an example in which nickel is used as the material of the source electrode 9 forming the reaction layer 50 has been described, but other metals that react with silicon include tungsten (W), titanium (Ti), and tantalum. Similar effects can be obtained by using (Ta) and platinum (Pt).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a silicon carbide semiconductor device (trench gate type SiC power MOSFET) according to an embodiment of the present invention.
2 (a) to 2 (c) are explanatory diagrams showing a procedure for producing the silicon carbide semiconductor device shown in FIG.
3 (d) to 3 (f) are explanatory views showing a procedure for producing the silicon carbide semiconductor device shown in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a procedure for manufacturing a silicon carbide semiconductor device described in a conventional example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 n ⁺ -type silicon carbide single crystal substrate 2 n ^-- type silicon carbide epitaxial layer 3 p-type silicon carbide epitaxial layer 4 n ⁺ -type source region 5 epitaxial layer 6 gate oxide film 7 polysilicon gate electrode 8 interlayer insulating film 9 source electrode 10 Drain electrode 20 Mask material 50 Reaction layer 60 Trench 70 Electrically inactive phosphorus atoms 100 SiC substrate

Claims

In a silicon carbide semiconductor device in which an impurity region in which an impurity is introduced by an ion implantation method is formed in a silicon carbide substrate,
A silicon carbide semiconductor device, wherein a surface of the silicon carbide substrate is capped with an epitaxial layer, and an electrode made of a metal that reacts with silicon is formed on an upper surface of the impurity region without removing the epitaxial layer .

In a silicon carbide semiconductor device in which an impurity region in which an impurity is introduced by an ion implantation method is formed in a silicon carbide substrate,
By applying an activation heat treatment in a state where the silicon carbide substrate is exposed to an epitaxial atmosphere, an epitaxial layer is formed on the surface of the silicon carbide substrate, and, without removing the epitaxial layer, made of a metal that reacts with silicon. A silicon carbide semiconductor device , wherein an electrode is formed on an upper surface of the impurity region .

3. The electrode according to claim 1, wherein a material of the electrode is any one of nickel (Ni), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), and platinum (Pt). The silicon carbide semiconductor device according to any one of the above.

Forming an impurity region into which impurities are introduced by using an ion implantation method in a silicon carbide substrate;
Capping the surface of the silicon carbide substrate with an epitaxial layer,
Forming an electrode made of a metal that reacts with silicon on the upper surface of the impurity region without removing the epitaxial layer .

Forming an impurity region into which impurities are introduced by using an ion implantation method in a silicon carbide substrate;
Performing an activation heat treatment while exposing the silicon carbide substrate to an epitaxial atmosphere to form an epitaxial layer on the surface of the silicon carbide substrate;
Forming without removing take the epitaxial layer, an electrode made of a metal which reacts with silicon on the upper surface of the impurity region,
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising:

The material of the electrode is any one of nickel (Ni), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), and platinum (Pt). A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to any one of the above.