JP6537082B2 - 炭化ケイ素装置におけるオーミック接触のためのシステム及び方法 - Google Patents

炭化ケイ素装置におけるオーミック接触のためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

本書に開示される主題は、炭化ケイ素半導体装置(デバイス)に関し、さらに具体的には、電力応用向けの炭化ケイ素半導体装置に関する。
電界効果トランジスタ(FET)のような半導体装置の製造時に、1以上の接点を形成する場合がある(例えばFET装置の接触領域に)。一般的には、例えば炭化ケイ素FET装置に接点バイアを構築するときに、接触が低抵抗(例えばオーミック接触)を有することが望ましい場合がある。加えて、これらの低抵抗接触の構築時に、幾つかの半導体装置製造技術(例えばリフトオフ技術)では得られる装置構造に欠陥(例えばエッジの凹凸化、条痕、接触の断裂、望ましくない過剰な金属、接着性の低下及び/又は装置への他の形態の損傷)を招く場合がある。さらに、ケイ素装置を構築するのに適した方法を含め、他の装製造技術(例えば自己整列技術)は、炭化ケイ素装置を構築するためには実効的でないことがしばしば判明している。
一実施形態では、炭化ケイ素装置が、炭化ケイ素基材の一部の上に配設されたゲート電極と、ゲート電極の上に配設された誘電フィルムとを含んでいる。この装置は、ゲート電極の近傍に配設された接触領域を有し、誘電フィルム及び接触領域の上に配設された層を有する。層は、誘電フィルム上に配設された部分にニッケルを含み、接触領域上に配設された部分にケイ化ニッケルを含んでいる。ケイ化ニッケル層は、炭化ケイ素装置の接触領域にオーミック接触をもたらすように構成されている。
別の実施形態では、炭化ケイ素装置が、炭化ケイ素基材の一部の上に配設されたゲート電極と、ゲート電極の上に配設された誘電フィルムとを含んでいる。この装置はまた、誘電フィルムの上に配設されたニッケル層を含んでいる。この装置は、ゲート電極の近傍に配設された接触領域を有し、またこの装置は、炭化ケイ素装置の接触領域の上に配設された1以上の層を含んでいる。1以上の層は、炭化ケイ素装置の接触領域にオーミック接触をもたらすように構成され、また1以上の層はケイ化ニッケル層を含んでいる。
別の実施形態では、方法が、炭化ケイ素装置の表面にニッケル層を堆積させるステップを含んでおり、炭化ケイ素装置の表面は、炭化ケイ素装置の接触領域と誘電体層とを含んでいる。この方法はさらに、ニッケル層の一部を、1種以上のケイ化ニッケル種を含むケイ化ニッケル層へ転化するために、炭化ケイ素装置をアニールするステップを含んでいる。さらに、ケイ化ニッケル層は、炭化ケイ素装置の接触領域に低抵抗接触をもたらすように構成されている。
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
本アプローチの一実施形態による炭化ケイ素装置に非自己整列型オーミック接触を形成する方法を示す流れ図である。 図1または図8の方法の実行に先立つ炭化水素装置構成の一例としての金属酸化物半導体電界効果トランジスター(MOSFET)の一実施形態の図である。 図1の方法において記載されるように、誘電体層を推積させた後の図2の炭素化ケイ素装置実施形態の図である。 炭化ケイ素装置の接触領域を露出させるために、図1の方法において記載されるように、堆積した誘電体層をパターニング及びエッチングした後の図3の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 図1の方法において記載されるように、ニッケル層を堆積させた後の図4の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 ケイ化ニッケル層を形成するために、図1の方法において記載されるように、炭化ケイ素装置をアニールした後の図5の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 図1の方法において記載されるように、ニッケル層の未反応部分を除去した後の図6の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 本アプローチの別の実施形態による炭化ケイ素装置に自己整列型オーミック接触を形成する方法を示す流れ図である。 一致型エッジを設けるために、図8の方法において記載されるように、誘電体層をゲート電極層と共に堆積させ、パターニングして、エッチングした後の図8の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 図8の方法において記載されるように、別の誘電体層を堆積させた後の図9の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 ゲートと露出した接触領域との間に誘電スペーサを設けるために、図8の方法において記載されるように、炭化ケイ素装置をブランケットエッチングした後の図10の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 図8の方法において記載されるように、ニッケル層を堆積させた後の図11の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 ケイ化ニッケル層を形成するために、図8の方法において記載されるように、炭化ケイ素装置をアニールした後の図12の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 図8の方法において記載されるように、ニッケル層の未反応部分を除去した後の図13の炭化ケイ素装置実施形態の図である。 炭化ケイ素装置の接触領域においてケイ化ニッケル層に加えてチタン/アルミニウム層が配設された非自己整列型MOSFET炭化ケイ素装置の代替的な実施形態の図である。 炭化ケイ素装置の接触領域においてケイ化ニッケル層に加えてチタン/アルミニウム層が配設された自己整列型MOSFET炭化ケイ素装置の代替的な実施形態の図である。
以下、本発明の1以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標(システム及び業務に関連した制約に従うことなど)を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が1以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
上述の通り、炭化ケイ素FETのような半導体装置の製造時に、FET装置の接触領域にオーミック接触を形成すると望ましい場合がある。しかしながら、上述のように、幾つかの半導体製造技術(例えばケイ素装置に用いられるリフトオフ技術及び自己整列技術等)は、炭化ケイ素装置を構築するときには望ましい接触に対して望ましい整列を提供する実効的な方法を提供するとはいえない。
従って、現状で開示される各実施形態は、炭化ケイ素装置(例えば炭化ケイ素FET)の構築時にオーミック接触の形成を可能にする(例えば接点バイアのために)。本技術は、炭化ケイ素装置の接触領域にオーミック接触を提供し得るケイ化ニッケル層を得るために、炭化ケイ素装置の露出した炭化ケイ素表面に堆積したニッケル層の部分のみがアニール条件の下で転化され得るようにする。加えて、炭化ケイ素装置の誘電体表面に堆積したニッケル層の部分はアニール条件の下では反応しないので、ニッケル層のこれらの未反応部分を選択的に除去して(例えば湿式エッチングを介して)、炭化ケイ素装置の接触領域にケイ化ニッケル層を残すことができる。後述するように、このアプローチは、ケイ化ニッケルのオーミック接触を含む非自己整列型炭化ケイ素装置を構築する方法(例えば図1の方法10によるもの)にも自己整列型炭化ケイ素装置を構築する方法(例えば図8の方法70によるもの)にも適用され得る。さらに、後述するように、本技術はまた、オーミック接触をもたらすために、炭化ケイ素装置の接触領域にケイ化ニッケルを配設することに加えて、他の金属層(例えばチタン/アルミニウム層)を含む炭化ケイ素装置を構築する方法にも適用され得る。
ニッケルは一般的には、幾つかの炭化ケイ素装置(例えば高濃度不純物を含むP+炭化ケイ素層)に他の金属(例えばチタン、アルミニウム又はこれらの合金)よりも高い接触抵抗を提供し得ることを認められたい。しかしながら、現状で開示されるオーミック接触層は1種以上のケイ化ニッケル種を含んでいることを特記しておく。このようなものとして、後述するように、開示されるケイ化ニッケル層によって得られる諸特性(例えば電気的特性、物理的特性及び化学反応性等)は、炭化ケイ素の上の典型的なニッケル層に対して著しく改善され得る。このようなものとして、堆積したニッケル層の部分におけるケイ化ニッケルの制御された形成を通じて、本アプローチは、炭化ケイ素装置の製造時にニッケルの有用性を実質的に高めることができる。
以上のことを念頭に置いて、図1は、本アプローチの一実施形態によるオーミック接触を炭化ケイ素装置の上に形成し得る方法10を示す。方法10をさらに十分に説明するために、図2〜図7は、方法10の実行時の様々な段階での電力応用向け金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)である一例の炭化ケイ素装置12を示す。本書の議論は炭化ケイ素MOSFET12に関するものであるが、本技術は、任意のMOSFET、又はオーミック接触が望まれ若しくは用いられる他の適当な炭化ケイ素装置(例えば接合ゲート電界効果トランジスタ(JFET))に適用可能であることを認められたい。なお、図2〜図7及び図9〜図16に示すMOSFET12の各特徴は縮尺通りに描かれている訳ではない。
図2は、方法10に先立つ一例の炭化ケイ素装置12を示す。図2に示すMOSFET炭化ケイ素装置12の基本構造は、N+SiCバッファ層18及びN−SiCドリフト層20のような一定数の他の層を上に配設させた基材層(例えばN+SiC基材16)を有する基材本体14を含んでいる。N−SiCドリフト層20の最上層にはPウェル22が形成されており、Pウェル22は、高濃度不純物を含むP+ベース26の両側に二つの高濃度不純物を含むN+領域24を配設して含んでいる。炭化ケイ素装置12は単に一例の装置構造を提供しているに過ぎず、他の炭化ケイ素装置構造(例えば反対符号の不純物を含む装置、付加的な層又はさらに少ない層を有する装置、異なる相対寸法の構造を有する装置等)もまた現状で思量されることを認められたい。加えて、図2に示すように、基材本体14の部分の最上層に、相対的に薄いゲート誘電体層30によって基材本体14から離隔されてゲート(例えば金属ゲート28)が堆積している。
図1に示す方法は、図2に示す炭化ケイ素装置12の表面に共形の誘電体層を堆積させるステップ(ブロック40)で開始する。得られる構造は図3の炭化ケイ素装置12によって示されており、この構造は、炭化ケイ素装置12の表面を覆って堆積した共形の誘電体層52を含んでいる。幾つかの実施形態では、誘電体層52は、二酸化ケイ素、リンケイ酸ガラス(PSG)、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、窒化ケイ素その他の任意の適当な誘電性材料を含み得る。さらに、幾つかの実施形態では、誘電体層52は、化学的気相堆積(CVD)技術、スピンコーティング技術その他の適当な堆積(成膜)法を用いて堆積させることができる。
図1に示す方法は、炭化ケイ素装置12の接触領域を露出させるために誘電体層52の部分及びゲート誘電体層30の部分をパターニング及びエッチングするステップ(ブロック42)に続く。例えば、標準的なフォトリソグラフィ技術を用いて、図3に示す炭化ケイ素装置12の誘電体層52及びゲート誘電体層30の一部を除去して、基材本体14の表面の一部を露出させることができる。図4へ移ると、基材本体14の表面において接触領域54を露出させるために誘電体層52及びゲート誘電体層30の一部を除去した後の図3の炭化ケイ素装置が示されている。図4に示す接触領域54は、エッチング工程時に形成された誘電体層52及びゲート誘電体層30のエッジ56から延在している。誘電体層52及びゲート誘電体層30は、ゲート28を接触領域54から電気的に絶縁するために、ゲート28から距離58にわたり延在していることを認められたい。さらに、幾つかの実施形態では、距離58は、図8に関して後に議論されるように、自己整列型技術を用いて達成され得る距離よりも大きくされ得ることを認められたい。例えば、非自己整列型方法10によって提供される距離58がさらに大きいと一般的には、作用する装置12を依然提供しつつブロック42のパターニング及びエッチング時に遭遇され得る微小な変動に備えることができる。
図1へ戻り、方法10は、炭化ケイ素装置12の表面にニッケル層を堆積させるステップ(ブロック44)に続く。すなわち、ニッケル層を、図4に示す炭化ケイ素装置12の誘電体層52の表面及び露出した接触領域54に堆積させることができる。例えば、図5へ移ると、誘電体層52の表面及び接触領域54の両方を覆ってニッケル層60を堆積させた後の図4の炭化ケイ素装置が示されている。さらに、幾つかの実施形態では、ニッケル層52は、化学的気相堆積(CVD)技術、スパッタリングその他の適当な堆積法を用いて堆積させることができる。従って、ブロック44の完了後に、図5に示すニッケル層60は一般的には、2種以上のタイプの表面すなわち誘電体表面(例えば誘電体層52の上に配設されたニッケル層60の部分)及び炭化ケイ素表面(例えば高濃度不純物を含む炭化ケイ素接触領域54の上に配設されたニッケル層60の部分)に配設され得る。方法10は、金属堆積(例えばニッケル層60)用の表面を準備するために、積極型前処理である反応性イオンエッチング(RIE)又はバックスパッタエッチングを考慮していることを認められたい。さらに、かかる積極型のエッチング技術は、露出したフォトレジスト表面の敏感性のためリフトオフ方法と一般的に両立する訳ではないことを認められたい。
再び図1へ戻り、方法10は、炭化ケイ素装置12の接触領域54に1種以上のケイ化ニッケル種を形成するために、炭化ケイ素装置12をアニールするステップ(ブロック46)に続く。すなわち、図6へ移ると、炭化ケイ素装置12は、ニッケル層60の部分(例えばブロック44において堆積したもの)が炭化ケイ素接触領域54の一部と反応して1以上のケイ化ニッケル種を含むケイ化ニッケル層62を形成し得るように加熱すればよい。例えば、幾つかの実施形態では、炭化ケイ素装置12は、特定の雰囲気(例えばアルゴン、窒素その他の適当な雰囲気)の下で約300℃〜約1100℃、約500℃〜約900℃、又は約600℃〜約800℃に加熱する。例えば、幾つかの実施形態では、ブロック46のアニールは、同様に配置されたニッケル層の接触抵抗の約4分の1〜10分の1の接触抵抗を有するケイ化ニッケル層62を提供し得る。特定的な例によれば、ケイ化ニッケル層62によって提供される接触抵抗は、約10-3Ωcm2〜約10-6Ωcm2程度である。
上述のように、アニール時に炭化ケイ素装置12を熱すると(例えば図1のブロック46に記載)、ニッケル層60からケイ化ニッケル層62における1以上のケイ化ニッケル種の形成を生じ得る。理論に制約されるものではないが、1以上のアニールを行うステップの後には、ケイ化ニッケル層62の内部にケイ化ニッケル種の連続体が存在し得る。例えば、ケイ化ニッケル層62が相対的に低いアニール温度(例えば約300℃〜約500℃)で形成されるときには、得られるケイ化ニッケル層62はかなりの量のNi31Si12を含み得る。従って、かかるケイ化ニッケル層62について、ニッケル対ケイ素比は約2.6〜約1.0とすることができる。さらに他の例によれば、ケイ化ニッケル層62が相対的に高いアニール温度(例えば約600℃〜約900℃)で形成されるときには、得られるケイ化ニッケル層はかなりの量のNi2Siを含み得る。従って、かかるケイ化ニッケル層62については、ニッケル対ケイ素比は約2.6〜約2.0とすることができる。さらに他の例によれば、ケイ化ニッケル層62が一層高いアニール温度(例えば約900℃〜約1100℃)で形成されるときには、得られるケイ化ニッケル層はかなりの量のNiSiを含み得る。従って、かかるケイ化ニッケル層62については、ニッケル対ケイ素比は約2.0〜約1.0とすることができる。さらに、誘電体層52の上に配設されたニッケル層60の残部はブロック46のアニール時には実質的に変化しないままであってよく、接触領域54の上に配設されたニッケル層60の部分のみがケイ化ニッケル層62を形成し得ることを特記しておく。
図1に示す方法を続けると、ブロック46に記載するように炭化ケイ素装置12をアニールした後に、未反応ニッケル層60(例えば誘電体層52の上に配設されたもの)を炭化ケイ素装置の誘電体表面からエッチングする(ブロック48)ことができる。しかしながら、未反応ニッケル層60とは異なる反応性を有するケイ化ニッケル層62は、実質的に変化しないままであってもよい。例えば、図7へ移ると、ケイ化ニッケル層62のみが残るように未反応ニッケル層60をエッチングした後の炭化ケイ素装置12が示されている。例えば、幾つかの実施形態では、未反応ニッケル層60は湿式エッチング技術を用いて除去され得る。しかしながら、他の実施形態では、最終的な装置構造がケイ化ニッケル層62に加えて未反応ニッケル層60を含むように、ブロック48に記載する未反応ニッケル層60のエッチングを行わなくてもよい。かかる実施形態では、ニッケル層60が、ゲート接点パッド(不図示)のような他の幾つかの装置特徴と接触することを回避するために十分な注意を払うとよいことを認められたい。
加えて、図1に示すように、幾つかの実施形態では、炭化ケイ素装置12は、ケイ化ニッケル層62での接触抵抗をさらに改善するために最初のアニールよりも高温で2度目のアニールを施されてもよい(ブロック50)。例えば、幾つかの実施形態では、炭化ケイ素装置12は、特定の雰囲気(例えばアルゴン、窒素その他の適当な雰囲気)の下で約800℃〜約1100℃に加熱する。上で最初のアニールの議論に記載されたように、炭化ケイ素装置12を相対的に高い温度まで熱する(例えばブロック50に記載する2度目のアニール時に)と、ケイ化ニッケル層62(例えばブロック46に記載する最初のアニール時に形成されたもの)を炭化ケイ素接触領域54とさらに反応させることができる。2度目のアニールの後には、ケイ化ニッケル層62は幾つかのケイ化ニッケル種(例えばNi2Si及びNiSi等)について豊富になり得る。例えば、幾つかの実施形態では、ブロック50に記載する2度目のアニールの後には、ケイ化ニッケル層62でのニッケル対ケイ素の比は約1に接近し得る。さらに、ブロック50の2度目のアニールによって形成されるケイ化ニッケル層62は、炭化ケイ素装置12の接触領域54での接触抵抗をさらに低下させ得ることを認められたい。
図8は、本アプローチの別の実施形態による炭化ケイ素装置12の上に自己整列型オーミック接触を形成し得る(例えば接点バイアのために)第二の方法70を示す。方法70をさらに十分に説明するために、図2及び図9〜図14は、上で議論されたものと同じ例のMOSFET炭化ケイ素装置12を、図8に示す方法70の実行時の様々な段階において示している。図1の方法10と同様に、第二の方法70の議論は炭化ケイ素MOSFET12に関するものであってもよいが、本技術は、任意のMOSFET装置又は他の適当な炭化ケイ素装置にも適用し得る。さらに、上述の図2は、図8に示す方法70の実行に先立つ一例の炭化ケイ素装置12を示している。
図8に示す方法70は、図2に示す炭化ケイ素装置12の表面に誘電体層を堆積させるステップ(ブロック72)で開始し、続いて一致型エッジを形成するために、堆積した誘電フィルム及びゲート電極のパターニング及びエッチングを行う。得られる構造は図9に示す炭化ケイ素装置12によって示されており、この構造は、ゲート28の上に配設された誘電体層90(例えば二酸化ケイ素、リンケイ酸ガラス、ホウリンケイ酸ガラス、窒化ケイ素その他の任意の適当な誘電性材料を含む)を含んでいる。加えて、誘電体層90は、CVD、スピンコーティングその他の適当な堆積技術を用いて堆積させることができる。さらに、図9に示す誘電体層90は、炭化ケイ素装置12の接触領域54を露出させて一致型エッジ92を設けるために、パターニングされてエッチングされている(例えばフォトリソグラフィ技術を用いる)。
図8に示す方法70は、炭化水素装置12の表面に別の誘引体層の共形堆積を行うステップ(ブロック74)に続く。例え、図10へ移ると、誘導電体層94の共形析その後の炭化水素系装置12が表示されている。誘起系統90と同様に、誘発体層94は、二酸化ケイ素、リンケイ酸ガラス(PSG)、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、窒素化ケー素その他のもの適切な誘電性材料を含むことができます。加えて、誘導体層94は、CVD、スピンコートその他の適切な堆積技術を用いて堆積させることができます。
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図8へ戻り、方法70は、ゲート30と接触領域54との間に誘電スペーサを作製するために、ブロック74において堆積した共形の誘電体層のブランケットエッチングを行うステップ(ブロック76)に続く。例えば、図11へ移ると、ブロック74において堆積した誘電体層94のブランケットエッチング(例えばブロック76に記載するようなもの)の後の炭化ケイ素装置12が示されている。図11に示すように、ブランケットエッチングは、誘電体層94の殆どを除去して、接触領域54を露出させるが、ゲート28と炭化ケイ素装置12の接触領域54との間に配設されたスペーサ96を残す。ブロック74において堆積した誘電体層94の厚み及びブロック76のブランケットエッチング条件を制御することにより、誘電スペーサ96の幅98を制御し得ることを認められたい。
誘電スペーサ96の形成の後に、図8の方法70は、炭化ケイ素装置の表面を覆うニッケル層の堆積を行うステップ(ブロック78)に続く。例えば、図12へ移ると、残った誘電体層90の表面、露出した接触領域54及び誘電スペーサ96を含めて炭化ケイ素装置の表面の上に配設されたニッケル層60を有する炭化ケイ素装置12が示されている。さらに、幾つかの実施形態では、ニッケル層52は、化学的気相堆積(CVD)、スパッタリングその他の適当な堆積法を用いて堆積させることができる。
図8へ戻り、一旦、ニッケル層60がブロック78において堆積したら、1種以上のケイ化ニッケル種が炭化ケイ素装置の接触領域54に形成されるように、炭化ケイ素装置12をアニールすることができる(ブロック80)。例えば、図13へ移ると、接触領域54を覆って堆積したニッケル層60の部分からケイ化ニッケル層62が形成されるようにアニールされた後の炭化ケイ素装置12が示されている。例えば、幾つかの実施形態では、炭化ケイ素装置12を、特定の雰囲気(例えばアルゴン、窒素その他の適当な雰囲気)の下で約300℃〜約1100℃、約500℃〜約900℃、又は約600℃〜約800℃に熱することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ブロック80のアニールは、同様に配置されたニッケル層の接触抵抗の約4分の1乃至10分の1の接触抵抗を有するケイ化ニッケル層62を提供することができる。特定的な例によれば、ケイ化ニッケル層62によって提供される接触抵抗は、約10-3Ωcm2〜約10-6Ωcm2程度であってよい。
上述のように、アニール時に炭化ケイ素装置12を熱すると(例えば図8のブロック80に記載する)、ニッケル層60からケイ化ニッケル層62に1以上のケイ化ニッケル種の形成を生じ得る。例えば、ケイ化ニッケル層62が相対的に低いアニール温度(例えば約300℃〜約500℃)で形成されるときには、得られるケイ化ニッケル層62はかなりの量のNi31Si12を含み得る。従って、かかるケイ化ニッケル層62について、ニッケル対ケイ素の比は約2.6〜約1.0とすることができる。さらに他の例によれば、ケイ化ニッケル層62が相対的に高いアニール温度(例えば約600℃〜約900℃)で形成されるときには、得られるケイ化ニッケル層はかなりの量のNi2Siを含み得る。従って、かかるケイ化ニッケル層62については、ニッケル対ケイ素の比は約2.6〜約2.0とすることができる。さらに他の例によれば、ケイ化ニッケル層62が一層高いアニール温度(例えば約900℃〜約1100℃)で形成されるときには、得られるケイ化ニッケル層はかなりの量のNiSiを含み得る。従って、かかるケイ化ニッケル層62については、ニッケル対ケイ素の比は約2.0〜約1.0とすることができる。さらに、誘電体層90及び/又は誘電スペーサ96の上に配設されたニッケル層60の残部はブロック46のアニール時には実質的に変化しないままであってよく、接触領域54の上に配設されたニッケル層60の部分のみがケイ化ニッケル層62を形成し得ることを特記しておく。
図8に示す方法70を続けて述べると、ブロック80に記載するアニールの後に、ケイ化ニッケル層62に実質的に影響を与えないままニッケル層60の未反応部分を誘電体表面(例えば誘電体層90及び誘電スペーサ96)からエッチングする(ブロック82)ことができる。例えば、図14へ移ると、未反応ニッケル層60が除去されて(例えば湿式エッチング技術を用いる)、ケイ化ニッケル層62のみを残した後の炭化ケイ素装置12が示されている。図14に示す炭化ケイ素装置12の構造では、ケイ化ニッケル層62はスペーサ96によってゲート28及び/又は接触領域54に対して自己整列している。誘電スペーサ96の幅98は一般的には、他の整列方法を用いて達成され得るゲートとケイ化ニッケル層との間の間隔よりも小さくてよい(例えば図1に示す非自己整列型方法について図4に示す幅58よりも小さくてよい)ことを認められたい。他の実施形態では、最終的な装置構造がケイ化ニッケル層62に加えて未反応ニッケル層60を含むように、ブロック82に記載する未反応ニッケル層60のエッチングを行わなくてもよいことを認められたい。かかる実施形態では、ニッケル層60が、ゲート接点パッド(不図示)のような他の幾つかの装置特徴と接触することを回避するために十分な注意を払うとよいことを認められたい。
再び図8へ戻り、幾つかの実施形態では、方法70は、炭化ケイ素装置12に2度目のアニールを施すステップ(ブロック84)に続く。すなわち、ブロック82に記載するように未反応ニッケル層60が除去された後に、ブロック80に記載する最初のアニールよりも高い温度で図14に示す炭化ケイ素装置12に2度目のアニールを施すことができる。例えば、幾つかの実施形態では、炭化ケイ素装置12は、特定の雰囲気(例えばアルゴン、窒素その他の適当な雰囲気)の下で約800℃〜約1100℃に加熱する。この場合にも、理論に制約されるものではないが、炭化ケイ素装置12を相対的に高い温度に加熱する(例えばブロック84に記載する2度目のアニール時に)と、最初のアニール(例えばブロック80に記載する)時に形成されたケイ化ニッケル層62を炭化ケイ素接触領域54とさらに反応させて他のケイ化ニッケル種(例えばNi2Si及びNiSi等)を形成することができ、この場合にはケイ化ニッケル層62でのニッケル対ケイ素の比は約1.0に接近し得る。さらに、ブロック80の2度目のアニールによって形成されるケイ化ニッケル層62は、炭化ケイ素装置12の接触領域54での接触抵抗をさらに低下させ得ることを認められたい。
図15は、接触領域54の一部の上に配設されたチタン/アルミニウム層100を含んでいる非自己整列型炭化ケイ素装置12の代替的な実施形態を示す。さらに明確に述べると、チタン/アルミニウム層100が炭化ケイ素装置12のP+ベース32の上に配設されており、ケイ化ニッケル102が接触領域54の残部の上に配設されている。さらに、ニッケル層104の部分はチタン/アルミニウム層100の上に配設されたままに留まっている。図15に示す炭化ケイ素装置12は、非自己整列型方法(例えば図1に示す方法と同様のもの)を用いて製造され得るが、ニッケル層の堆積に先立って(例えば図1に示す方法のブロック42とブロック44との間で)接触領域54の中間にチタン/アルミニウム層100を選択的に堆積させるステップを含んでいる。
図16は、接触領域54の一部の上に配設されたチタン/アルミニウム層100をやはり含んでいる自己整列型炭化ケイ素装置12の代替的な実施形態を示す。図15に示す装置と同様に、図16に示す炭化ケイ素装置12は、炭化ケイ素装置12のP+ベース32の上に配設されたチタン/アルミニウム層100を含んでおり、ケイ化ニッケル102は接触領域54の残部の上に配設されている。さらに、図15の装置と同様に、ニッケル層104の一部はチタン/アルミニウム層100の上に配設されたままに留まっている。図16に示す炭化ケイ素装置12は、自己整列型方法(例えば図8に示す方法70と同様のもの)を用いて製造され得るが、ニッケル層の堆積に先立って(例えば図8に示す方法70のブロック76とブロック78との間で)接触領域54の中間にチタン/アルミニウム層100を選択的に堆積させるステップを含んでいる。
現状で開示される技術の技術的効果は、炭化ケイ素装置のためのオーミック接触の容易な形成を含んでいる。すなわち、本技術は、オーミック接触をもたらすために(例えば炭化ケイ素電界効果トランジスタ(FET)装置の接触領域において)、炭化ケイ素表面に堆積したニッケル層の部分のみをアニール条件の下でケイ化ニッケルに転化することを可能にする。さらに、アニールの条件は誘電体表面に堆積したニッケル層の部分が反応したりケイ化ニッケルを形成したりすることを誘発しないので、堆積したニッケル層のこれらの未反応部分を容易に且つ選択的に除去して、ケイ化ニッケルのみが炭化ケイ素装置の接触領域に留まるようにすることができる(例えば湿式エッチングを介して)。本技術は、ケイ化ニッケルのオーミック接触を含む非自己整列型炭化ケイ素装置を構築する方法(例えば図1の方法10によるもの)にも自己整列型炭化ケイ素装置を構築する方法(例えば図8の方法70によるもの)にも適用され得る。さらに、自己整列技術(例えば図8の方法70に記載されたようなもの)による開示されたアプローチを用いることにより、装置密度を高め(例えばセルピッチを小さくする)、また装置歩留まりを高め得ることを認められたい。さらに、本技術は、オーミック接触をもたらすために炭化ケイ素装置の接触領域に配設されたケイ化ニッケルを有することに加えて他の金属層(例えば図15及び図16に示すチタン/アルミニウム層100)を含む炭化ケイ素装置を構築する方法にも適用され得る。
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
10:炭化ケイ素装置に非自己整列型オーミック接触を形成する方法
12:炭化ケイ素装置
14:基材本体
16:N + SiC基板
18:N+SiCバッファ層
20:N−SiCドリフト層
22:Pウェル
24:N +フィールド
26:P+ベース
28:金属ゲート
30:ゲート誘電体層
52:共形誘電体層
54:接触面積
56:エッジ
58:距離
60:ニッケル層
62:ケイ化ニッケル層
70:炭化ケイ素装置に自己整列型オーミック接触を形成する方法
90:誘電体層
92:一致型エッジ
94:誘電体層
96:スペーサ
98:スペーサ幅
100:チタン/アルミニウム層
102:ケイ化ニッケル
104:ニッケル層

Claims (21)

  1. 炭化ケイ素装置であって、
    炭化ケイ素基材の一部の上に配設されたゲート電極と、
    前記ゲート電極の上に配設された誘電フィルムと、
    前記ゲート電極の近傍に配設された接触領域であって、前記接触領域が、前記炭化ケイ素基材のウェルのベースと、前記ウェルのベースの両側に配置された2つの領域とを含み、前記ウェルのベースが第1の導電性タイプでドープされており、前記2つの領域が、前記第1の導電性タイプとは反対の第2の導電性タイプでドープされいる、前記接触領域と、
    前記接触領域の上に配置された複数の層と、
    を有し、
    前記複数の層が、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域にオーミック接触をもたらすように構成され、
    前記複数の層が、前記ウェルのベースの両側の各々に配置された前記2つの領域の一部に渡って、前記ウェルのベースの上面の全体の上に延び、前記ウェルのベースの前記上面に直接接触し、
    前記複数の層が、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域の前記ウェルのベースの第1の部分の上に配設されたチタン/アルミニウム層を含み、
    前記複数の層が、前記2つの領域の一部の上に配設されたケイ化ニッケル層を含み、
    前記ケイ化ニッケル層が、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域の前記ウェルのベースの第2の部分の表面の上に直接接続する、炭化ケイ素装置。
  2. 前記チタン/アルミニウム層の上に配置されたニッケル層を有する、請求項1に記載の炭化ケイ素装置。
  3. 前記炭化ケイ素装置の前記接触領域が、前記ゲート電極から離れて配置される、請求項1または2に記載の炭化ケイ素装置。
  4. 前記炭化ケイ素装置の前記接触領域と前記ゲート電極との間に配置された誘電スペーサを含み、前記誘電スペーサが、前記ゲート電極に対して、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域を自己整列するように構成される、請求項3に記載の炭化ケイ素装置。
  5. 前記第1の導電性タイプがP型であり、前記第2の導電性タイプがN型である、請求項1乃至4のいずれかに記載の炭化ケイ素装置。
  6. 前記ケイ化ニッケル層のニッケル対ケイ素比が、2.6〜1.0である、請求項1乃至5のいずれかに記載の炭化ケイ素装置。
  7. 前記ケイ化ニッケル層のニッケル対ケイ素比が、2.6〜2.0である、請求項6に記載の炭化ケイ素装置。
  8. 前記ケイ化ニッケル層のニッケル対ケイ素比が、2.0〜1.0である、請求項6に記載の炭化ケイ素装置。
  9. 前記炭化ケイ素装置が、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)または接合ゲート電界効果トランジスタ(JFET)である、請求項1乃至8のいずれかに記載の炭化ケイ素装置。
  10. 炭化ケイ素装置を形成するステップを含む方法であって、
    前記炭化ケイ素装置が、炭化ケイ素基材の一部の上に配設されたゲート電極を有し、前記方法が、
    前記ゲート電極の上に誘電フィルムを堆積させるステップと、
    前記炭化ケイ素装置の前記ゲート電極の近傍に接触領域を形成するステップであって、前記接触領域を形成するステップが、前記炭化ケイ素基材のウェルのベースを形成するステップと、前記ウェルのベースの両側に配置された2つの領域を形成するステップとを含み、前記ウェルのベースが第1の導電性タイプでドープされており、前記2つの領域が、前記第1の導電性タイプとは反対の第2の導電性タイプでドープされおり、前記炭化ケイ素装置の一面が、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域の上面を含む、前記ステップと、
    前記炭化ケイ素装置の前記接触領域と前記ゲート電極との間に誘電スペーサを提供する一方、前記誘電フィルムをエッチングして、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域を露出するステップと、
    前記炭化ケイ素装置の前記一面にニッケル層を堆積させるステップと、
    前記炭化ケイ素装置をアニールして、前記ニッケル層の一部を、1種以上のケイ化ニッケル種を含むケイ化ニッケル層であって、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域に低抵抗接触をもたらすように構成された前記ケイ化ニッケル層へと転化させるステップと、
    を含み、
    前記ケイ化ニッケル層が、前記ウェルのベースの両側の各々に配置された前記2つの領域の一部に渡って、前記ウェルのベースの上面の全体の上に延び、前記ウェルのベースの前記上面に直接接触する、
    方法。
  11. 前記低抵抗接触が10−5Ωcm未満の接触抵抗を有する、請求項1に記載の方法。
  12. 前記低抵抗接触が、アニール前のニッケル層の4分の1〜10分の1の接触抵抗を有する、請求項10または11に記載の方法。
  13. 前記炭化ケイ素装置の表面にゲート誘電体層及び前記ゲート電極を堆積させるステップを含む、請求項10乃至12のいずれかに記載の方法。
  14. 前記ゲート誘電体層及び前記ゲート電極の上に誘電体層を共形堆積させるステップと、
    前記誘電体層及び前記ゲート誘電体層をパターニング及びエッチングして、前記炭化ケイ素装置の前記接触領域を露出させるステップと、
    を含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記誘電スペーサが、前記炭化ケイ素装置の前記ゲート電極及び前記接触領域に対して前記ケイ化ニッケル層を自己整列させるように構成されている、請求項14に記載の方法。
  16. 前記炭化ケイ素装置をアニールするステップが、前記炭化ケイ素装置を約300℃〜約1100℃でアニールするステップを含む、請求項10乃至15のいずれかに記載の方法。
  17. 1種以上のケイ化ニッケル種がNi31Si12を含む、請求項16に記載の方法。
  18. 前記炭化ケイ素装置の1以上の誘電体表面から未反応ニッケルをエッチングするステップを含む、請求項10乃至17のいずれかに記載の方法。
  19. 前記未反応ニッケルをエッチングした後に前記炭化ケイ素装置の2度目のアニールを行うステップを含む、請求項1に記載の方法。
  20. 前記2度目のアニールが、前記炭化ケイ素装置を約500℃〜約950℃でアニールするステップを含んでおり、前記2度目のアニールの実施後に前記ケイ化ニッケル層がNiSiを含む、請求項1に記載の方法。
  21. 前記2度目のアニールが、前記炭化ケイ素装置を約900℃〜約1100℃でアニールするステップを含んでおり、前記2度目のアニールの実施後に前記ケイ化ニッケル層がNiSiを含む、請求項1に記載の方法。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9425153B2 (en) 2013-04-04 2016-08-23 Monolith Semiconductor Inc. Semiconductor devices comprising getter layers and methods of making and using the same
JP2016046309A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
WO2017041268A1 (zh) * 2015-09-10 2017-03-16 中国科学院微电子研究所 碳化硅mosfet器件及其制作方法
US9666482B1 (en) * 2016-09-14 2017-05-30 Infineon Technologies Ag Self aligned silicon carbide contact formation using protective layer
US10607841B2 (en) * 2017-12-17 2020-03-31 Applied Materials, Inc. Silicide films through selective deposition
US10629686B2 (en) * 2018-08-02 2020-04-21 Semiconductor Components Industries, Llc Carbon-controlled ohmic contact layer for backside ohmic contact on a silicon carbide power semiconductor device
EP3660885B1 (en) * 2018-11-28 2023-05-24 Infineon Technologies AG Group iii nitride device and method of fabricating an ohmic contact for a group iii nitride-based device
CN109979813B (zh) * 2019-03-28 2020-12-11 厦门市三安集成电路有限公司 一种低温碳化硅欧姆接触的制备方法及金属结构
US11075277B2 (en) * 2019-06-04 2021-07-27 Genesic Semiconductor Inc. Manufacture of self-aligned power devices
JP7354028B2 (ja) * 2020-03-13 2023-10-02 株式会社東芝 半導体装置、半導体装置の製造方法、インバータ回路、駆動装置、車両、及び、昇降機
JP7354027B2 (ja) * 2020-03-13 2023-10-02 株式会社東芝 半導体装置、半導体装置の製造方法、インバータ回路、駆動装置、車両、及び、昇降機
CN117238969A (zh) * 2023-11-13 2023-12-15 深圳基本半导体有限公司 碳化硅mosfet器件及其制备方法与应用

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2542920B1 (fr) 1983-03-18 1986-06-06 Commissariat Energie Atomique Procede de positionnement d'une ligne d'interconnexion sur un trou de contact electrique d'un circuit integre
JPH0864801A (ja) * 1994-08-26 1996-03-08 Fuji Electric Co Ltd 炭化けい素半導体素子およびその製造方法
US5510281A (en) 1995-03-20 1996-04-23 General Electric Company Method of fabricating a self-aligned DMOS transistor device using SiC and spacers
JPH10125620A (ja) 1996-10-17 1998-05-15 Denso Corp 炭化珪素半導体装置
US6043126A (en) * 1996-10-25 2000-03-28 International Rectifier Corporation Process for manufacture of MOS gated device with self aligned cells
JP3703643B2 (ja) * 1998-12-25 2005-10-05 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP4876321B2 (ja) * 2001-03-30 2012-02-15 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置の製造方法
US7297626B1 (en) * 2001-08-27 2007-11-20 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Process for nickel silicide Ohmic contacts to n-SiC
US8133789B1 (en) * 2003-04-11 2012-03-13 Purdue Research Foundation Short-channel silicon carbide power mosfet
JP4230869B2 (ja) * 2003-09-25 2009-02-25 株式会社東芝 高耐圧半導体装置
JP2005276978A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Nissan Motor Co Ltd オーミック電極構造体の製造方法、オーミック電極構造体、半導体装置の製造方法および半導体装置
US20060006393A1 (en) * 2004-07-06 2006-01-12 Ward Allan Iii Silicon-rich nickel-silicide ohmic contacts for SiC semiconductor devices
GB2424312B (en) 2005-03-14 2010-03-03 Denso Corp Method of forming an ohmic contact in wide band semiconductor
US8377812B2 (en) 2006-11-06 2013-02-19 General Electric Company SiC MOSFETs and self-aligned fabrication methods thereof
US20080108190A1 (en) 2006-11-06 2008-05-08 General Electric Company SiC MOSFETs and self-aligned fabrication methods thereof
JP4939960B2 (ja) * 2007-02-05 2012-05-30 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
JP4539684B2 (ja) * 2007-06-21 2010-09-08 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2009019837A (ja) * 2007-07-13 2009-01-29 Tlv Co Ltd 廃蒸気回収装置
JP4365894B2 (ja) * 2007-08-07 2009-11-18 パナソニック株式会社 炭化珪素半導体素子の製造方法
JP2009043880A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Panasonic Corp 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置
JP2009194216A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
KR20100123589A (ko) * 2008-02-22 2010-11-24 스미토모덴키고교가부시키가이샤 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
CN102007595B (zh) * 2008-04-15 2013-12-25 住友电气工业株式会社 半导体器件及其制造方法
US8035112B1 (en) * 2008-04-23 2011-10-11 Purdue Research Foundation SIC power DMOSFET with self-aligned source contact
US8188482B2 (en) 2008-12-22 2012-05-29 Infineon Technologies Austria Ag SiC semiconductor device with self-aligned contacts, integrated circuit and manufacturing method
JP2012094555A (ja) * 2009-02-18 2012-05-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
WO2011027540A1 (ja) * 2009-09-02 2011-03-10 パナソニック株式会社 半導体素子およびその製造方法
JP5777455B2 (ja) * 2011-09-08 2015-09-09 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法

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