JP6716985B2 - Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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この発明は、炭化珪素(SiC)等の半導体材料を用いる半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device using a semiconductor material such as silicon carbide (SiC) and a method for manufacturing the semiconductor device.

炭化珪素(SiC)は、高い絶縁破壊電界を有し、低損失パワーデバイスに最適な半導体として近年注目されている。SiCは、熱酸化により基板上にSiO2膜を形成できるので、SiO2膜を用いたSiCパワーMOSFET(SiC−MOSFET)の開発が進められている。 Silicon carbide (SiC) has a high dielectric breakdown electric field, and has recently attracted attention as a semiconductor most suitable for a low loss power device. Since SiC can form a SiO 2 film on a substrate by thermal oxidation, development of a SiC power MOSFET (SiC-MOSFET) using the SiO 2 film is under way.

熱酸化によりSiC基板上に絶縁膜が形成されたSiC−MOSFET界面には高密度の界面準位密度(Dit)があり、チャンネル移動度の低下をもたらす。近年、N2Oガス雰囲気やNOガス雰囲気での酸化により、Ditを低減したMOS界面を形成できるプロセスが開発された。 The SiC-MOSFET interface in which the insulating film is formed on the SiC substrate by thermal oxidation has a high density of interface states (Dit), which causes a decrease in channel mobility. In recent years, a process capable of forming a MOS interface with reduced Dit has been developed by oxidation in an N 2 O gas atmosphere or a NO gas atmosphere.

2O・NOガスを用いた酸化膜を用いることにより、界面準位密度は2×1012cm-2・eV-1以下として高チャンネル移動度を実現でき、SiC−MOSFETのゲート絶縁膜として良質な構造であると考えられてきた。 By using an oxide film using N 2 O/NO gas, the interface state density can be set to 2×10 12 cm -2 ·eV -1 or less and high channel mobility can be realized, and it can be used as a gate insulating film of a SiC-MOSFET. It has been considered to be a good quality structure.

例えば、半導体装置の基板上の配線形成方法として、下地のチタン(Ti)上にアルミニウム(Al)の材料を形成する技術(例えば、下記特許文献1参照。)、パッド等の金属配線層に合金層を有する技術(例えば、下記特許文献2参照。)、ソース電極と層間絶縁膜との間、ゲートパッドとゲート電極との間のそれぞれに、アルミニウムの拡散を抑制するバリアメタル層を設ける技術(例えば、下記特許文献3参照。)等が開示されている。 For example, as a wiring forming method on a substrate of a semiconductor device, a technique of forming a material of aluminum (Al) on titanium (Ti) as a base (see, for example, Patent Document 1 below), an alloy for a metal wiring layer such as a pad A technique having a layer (for example, refer to Patent Document 2 below), a technique of providing a barrier metal layer for suppressing diffusion of aluminum between a source electrode and an interlayer insulating film and between a gate pad and a gate electrode ( For example, the following Patent Document 3) is disclosed.

特開平7−176615号公報JP, 7-176615, A 特開2003−309124号公報JP, 2003-309124, A 特開2012−129503号公報JP2012-129503A

上記の背景技術でのSiC−MOSFETの実用化にあたり、SiC−MOSFETの信頼性確保が課題となっている。SiC−MOSFETの信頼性試験を検証したところ、負バイアスでのしきい値変動に課題を有することが判明した。以下、その内容について説明する。 When the SiC-MOSFET is put to practical use in the background art described above, securing the reliability of the SiC-MOSFET is an issue. As a result of verifying the reliability test of the SiC-MOSFET, it was found that there is a problem in the threshold value variation with a negative bias. The contents will be described below.

SiC−MOSFETは、駆動時にゲート電極に正電圧、負電圧双方の高電圧を印加しなければならない。また高温動作のため200℃での動作保証も必要となる。そのため、ゲート絶縁膜に加わる電界強度がプラスマイナス2MV/cm〜4MV/cm、温度200℃での動作保証が必要となる。この場合に、ある条件ではMOSのしきい値電圧(Vth)が大きく変動する現象が観測されている。 In driving the SiC-MOSFET, a high voltage of both positive voltage and negative voltage must be applied to the gate electrode during driving. Further, since it operates at high temperature, it is necessary to guarantee operation at 200°C. Therefore, it is necessary to guarantee the operation when the electric field strength applied to the gate insulating film is plus or minus 2 MV/cm to 4 MV/cm and the temperature is 200°C. In this case, it has been observed that the threshold voltage (Vth) of the MOS fluctuates greatly under certain conditions.

図2は、従来のSiC−MOSFETの断面図である。高濃度のn+型SiC基板1上に5×1015/cm3の窒素ドーピングした低濃度のn-型ドリフト層2を10μmの厚さに堆積する。次に低濃度のp-型層3をイオン注入し形成する。 FIG. 2 is a sectional view of a conventional SiC-MOSFET. On the high-concentration n + -type SiC substrate 1, a low-concentration n -type drift layer 2 doped with nitrogen of 5×10 15 /cm 3 is deposited to a thickness of 10 μm. Next, a low concentration p type layer 3 is formed by ion implantation.

次に、n+型SiC基板1のn-型ドリフト層2側の表面(主面)上に5×1015/cm3のアルミニウムをドープした低濃度のp-型層4を0.5μmの厚さに堆積する。なお、p-型層3よりもp-型層4の方が低濃度である。その後、p-型層4上に選択的に高濃度のn+型層6をリン(P)イオン注入で形成し、p-型層3上でn+型層6の側部に高濃度のp+型層5をアルミニウムイオン注入で形成する。その後、上記製造過程のn+型SiC基板1全体をアルゴン雰囲気中1600℃で活性化アニールを行う。 Next, on the surface (main surface) of the n + type SiC substrate 1 on the n type drift layer 2 side, a low concentration p type layer 4 doped with aluminum of 5×10 15 /cm 3 was formed to a thickness of 0.5 μm. Deposit to a thickness. The p type layer 4 has a lower concentration than the p type layer 3. Then, a high-concentration n + -type layer 6 is selectively formed on the p -type layer 4 by phosphorus (P) ion implantation, and a high-concentration n + -type layer 6 is formed on the side of the n + -type layer 6 on the p -type layer 3. The p + type layer 5 is formed by aluminum ion implantation. Thereafter, activation annealing of the entire n + type SiC substrate 1 in the above manufacturing process is performed at 1600° C. in an argon atmosphere.

その後、ゲート絶縁膜8をN2O雰囲気で70nm形成する。その後、ゲート電極9を形成し、ゲート電極9を覆うように層間膜10を形成する。また、オーミック電極を形成するためシリサイド層11を形成する。その後、ソース配線金属のアルミニウム(Al)層12を5μm形成してソース電極とし、保護膜14であるポリイミドを形成し、380℃でポリイミドをキュアし、次にドレイン電極として裏面電極13を形成してデバイスを完成する。 After that, the gate insulating film 8 is formed to 70 nm in an N 2 O atmosphere. After that, the gate electrode 9 is formed, and the interlayer film 10 is formed so as to cover the gate electrode 9. Further, a silicide layer 11 is formed to form an ohmic electrode. Then, an aluminum (Al) layer 12 of a source wiring metal is formed to a thickness of 5 μm to form a polyimide film as a protective film 14 as a source electrode, the polyimide is cured at 380° C., and then a back electrode 13 is formed as a drain electrode. To complete the device.

このようにして製造したSiC−MOSFETを200℃の高温で+3MV/cmと、−3MV/cmのゲート電圧を10分印加した後のしきい値電圧の変動を測定した。結果、プラス印加ではしきい値シフト量は±0.1V以下であるが、マイナス印加では、しきい値電圧が負に大きくシフトする現象が観測された。 The SiC-MOSFET manufactured in this manner was subjected to a gate voltage of +3 MV/cm and a voltage of -3 MV/cm at a high temperature of 200° C. for 10 minutes, and then the fluctuation of the threshold voltage was measured. As a result, the threshold shift amount was ±0.1 V or less in the positive application, but a large negative shift of the threshold voltage was observed in the negative application.

このことは、高温雰囲気でゲート電極へ負バイアスを印加することで、SiO2/SiC界面近傍またはSiO2中に正の固定電荷が発生したことを示す。 This indicates that by applying a negative bias to the gate electrode in a high temperature atmosphere, positive fixed charges were generated in the vicinity of the SiO 2 /SiC interface or in SiO 2 .

しきい値電圧が負側にシフトする現象は、正の電荷であるホールがSiO2/SiC界面に発生したことを示す。シリコン(Si)系のSi−MOSFET、Si−IGBTデバイスでは、負バイアス時に正電荷が発生する報告は少ない。 The phenomenon that the threshold voltage shifts to the negative side indicates that holes, which are positive charges, are generated at the SiO 2 /SiC interface. In silicon (Si)-based Si-MOSFETs and Si-IGBT devices, there are few reports that positive charges are generated when a negative bias is applied.

また、Si−PMOSで負バイアス時にしきい値シフトの現象(スロートラップ現象)が報告されているが、ゲート電圧が−3MV/cm、150℃の条件で、しきい値変動幅は1000時間後0.1Vの変動幅である。これに対し、SiC−MOSFETの場合は、ゲート電圧が−3MV/cm、150℃の条件では−7V以上変動し、Si−MOSと大きく異なる。 In addition, although a threshold shift phenomenon (slow trap phenomenon) has been reported in Si-PMOS with a negative bias, the threshold fluctuation range is 1000 hours after the gate voltage is -3 MV/cm and 150°C. The fluctuation range is 0.1V. On the other hand, in the case of the SiC-MOSFET, the gate voltage fluctuates by -7 V or more under the conditions of -3 MV/cm and 150°C, which is significantly different from that of the Si-MOS.

SiO2/Siの界面準位密度は1.0×1011cm-2・eV-1以下であるのに対し、SiO2/SiC界面準位密度は1.0×1012cm-2・eV-1以上であり、SiO2/SiC界面にはホールトラップが多く存在していることを示している。界面準位密度の低減化で多くの研究がされているが、Si/SiO2と同等の界面準位密度になった報告はない。 The interface state density of SiO 2 /Si is 1.0×10 11 cm −2 ·eV −1 or less, while the SiO 2 /SiC interface state density is 1.0×10 12 cm −2 ·eV. −1 or more, indicating that many hole traps are present at the SiO 2 /SiC interface. Although much research has been done on the reduction of the interface state density, there is no report that the interface state density is the same as that of Si/SiO 2 .

SiO2/SiC界面準位密度が高いのは、SiO2/SiC界面に特有の問題であり、SiO2/SiC界面の欠陥量・歪量・バンド構造等の違いに基づき起こるものであるのかは現時点では明らかではない。 The high SiO 2 /SiC interface state density is a problem peculiar to the SiO 2 /SiC interface. Is it caused by the difference in the amount of defects, the amount of strain, the band structure, etc. of the SiO 2 /SiC interface? Not clear at this time.

図3は、従来の他のMOSFETを示す断面図である。次に、しきい値シフトの原因を調査するため、図3に示すように、層間膜10とAl層12とが直接接触していない横型MOSFETを用意し、しきい値変動を測定した。 FIG. 3 is a sectional view showing another conventional MOSFET. Next, in order to investigate the cause of the threshold shift, a lateral MOSFET in which the interlayer film 10 and the Al layer 12 are not in direct contact with each other was prepared as shown in FIG. 3, and the threshold fluctuation was measured.

この横型MOSFETは、高濃度のn+型SiC基板1上に5×1015/cm3の窒素ドーピングした低濃度のn-型ドリフト層2を10μmの厚さに堆積する。次に低濃度のp-型層3をイオン注入し形成する。次に、n+型SiC基板1の表面(主面)上に5×1015/cm3のアルミニウムをドープした低濃度のp-型層4を0.5μmの厚さに堆積する。なお、p-型層3よりもp-型層4の方が低濃度である。その後、低濃度のn-型層7を窒素イオン注入し形成する。 In this lateral MOSFET, 5×10 15 /cm 3 of nitrogen-doped low-concentration n -type drift layer 2 is deposited to a thickness of 10 μm on high-concentration n + -type SiC substrate 1. Next, a low concentration p type layer 3 is formed by ion implantation. Then, a low concentration p -type layer 4 doped with aluminum of 5×10 15 /cm 3 is deposited to a thickness of 0.5 μm on the surface (main surface) of n + -type SiC substrate 1. The p type layer 4 has a lower concentration than the p type layer 3. Then, a low concentration n type layer 7 is formed by implanting nitrogen ions.

そして、高濃度のn+型層6をリンイオン注入で形成し、高濃度のp+型層5をアルミニウムイオン注入し形成する。その後、アルゴン雰囲気中1600℃で活性化アニールを行う。その後、ゲート絶縁膜8をN2O雰囲気で70nm形成する。その後、ゲート電極9、層間膜10を形成する。また、オーミック電極を形成するため、シリサイド層11が1.0μm形成される。 Then, the high-concentration n + -type layer 6 is formed by phosphorus ion implantation, and the high-concentration p + -type layer 5 is formed by aluminum ion implantation. Then, activation annealing is performed at 1600° C. in an argon atmosphere. After that, the gate insulating film 8 is formed to 70 nm in an N 2 O atmosphere. Then, the gate electrode 9 and the interlayer film 10 are formed. Further, since the ohmic electrode is formed, the silicide layer 11 is formed with a thickness of 1.0 μm.

その後、配線金属のアルミニウム(Al)を5μm堆積し、図2に示すソース電極用Al層(12a)と、ドレイン電極用Al層(12b)が層間膜10に接触しない構造の横型MOSFETを形成した。13は裏面電極である。 Thereafter, aluminum (Al) as a wiring metal is deposited to a thickness of 5 μm to form a lateral MOSFET having a structure in which the source electrode Al layer (12a) and the drain electrode Al layer (12b) are not in contact with the interlayer film 10 shown in FIG. .. Reference numeral 13 is a back surface electrode.

上記の横型MOSFETに対し、200℃の高温で−3MV/cmのゲート電圧10分印加した後、しきい値電圧変動は±0.1Vであった。この結果から、ゲート電極9が層間膜10を介してAl層12a,12b(ソース電極,ドレイン電極)と接触していない横型MOSFETは、負バイアス時にしきい値変動がないことを示している。 After applying a gate voltage of −3 MV/cm for 10 minutes at a high temperature of 200° C. to the above lateral MOSFET, the threshold voltage fluctuation was ±0.1V. From this result, it is shown that the lateral MOSFET in which the gate electrode 9 is not in contact with the Al layers 12a and 12b (source electrode, drain electrode) via the interlayer film 10 does not have threshold variation when negatively biased.

このように、配線用のAl層12a,12bが層間膜10と接触していない構造ではしきい値変動がないことから、しきい電圧の変動が大きかった層間膜10/アルミニウム層12(ソース電極)構造の元素分析を昇温脱離ガス分光法により分析を行った。この分析結果では、200℃以上の温度で3×1014/cm2以上の水素を検出した。Al中およびSiO/Alの界面からの水素発生は、Alと水の反応と推定できる。 In this way, in the structure in which the Al layers 12a and 12b for wiring are not in contact with the interlayer film 10, the threshold voltage does not change, so that the threshold voltage fluctuations are large. ) Elemental analysis of the structure was performed by thermal desorption spectroscopy. In this analysis result, 3×10 14 /cm 2 or more of hydrogen was detected at a temperature of 200° C. or more. Hydrogen generation in Al and from the interface of SiO/Al can be presumed to be a reaction between Al and water.

SiO2/SiC界面には800℃以上の高温での酸化膜形成時、または800℃以上高温でのアニール処理により多くの水素イオンが取り込まれるが、高温での処理のため取り込まれたシリコン−水素(Si−H)結合、炭素−水素(C−H)結合は400℃以下の低温熱処理では変化しない。 A large amount of hydrogen ions are taken into the SiO 2 /SiC interface at the time of forming an oxide film at a high temperature of 800° C. or higher, or by an annealing treatment at a high temperature of 800° C. or higher. The (Si-H) bond and the carbon-hydrogen (C-H) bond are not changed by the low temperature heat treatment at 400°C or lower.

しかしながら低温(400℃以下)で堆積したAl金属から発生した水素原子・水素イオンは固定化されていない。高温・ゲート印加状態ではAlから発生した水素原子・水素イオンはSiO2/SiC界面に移動し、SiO2/SiC界面のSi−H結合、C−H結合がSi+C+のダングリングボンドとなり、正電荷を発生すると考えられる。 However, hydrogen atoms and hydrogen ions generated from Al metal deposited at a low temperature (400° C. or lower) are not fixed. A hydrogen atom, the hydrogen ions generated from Al at high temperatures gate application state moves to SiO 2 / SiC interface, Si-H bonds of SiO 2 / SiC interface, C-H bonds becomes dangling bonds of Si + C +, positive charge Is considered to occur.

200℃での酸化膜中の水素の拡散係数は、1.0×10-8[cm2/s]であり、10分後の拡散長は24.5μmであり、容易に酸化膜中を移動し、ゲート絶縁膜に到達し、しきい値変動を起こす。 The diffusion coefficient of hydrogen in the oxide film at 200° C. is 1.0×10 −8 [cm 2 /s], and the diffusion length after 10 minutes is 24.5 μm, which easily moves in the oxide film. Then, it reaches the gate insulating film and causes threshold variation.

ソース電極用Al層12と層間膜10を接触させない縦型MOSFETは、作成自体は可能であるが、MOSのセルサイズが大きくなり実用上は使用できない。 The vertical MOSFET in which the source electrode Al layer 12 and the interlayer film 10 are not in contact with each other can be produced, but cannot be practically used because the cell size of the MOS is large.

本発明は上記課題に鑑み、マイナスゲートバイアス・プラスゲートバイアス時のしきい値電圧変動量を抑制でき、安定した電気特性を有する半導体装置および半導体装置の製造方法を提供できることを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device that can suppress the amount of threshold voltage fluctuation during negative gate bias/plus gate bias and have stable electrical characteristics.

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するために、この発明にかかる半導体装置は、炭化珪素基板と、前記炭化珪素基板に第1導電型のドレイン領域と、第2導電型のウエル領域と、第1導電型のソース領域とを備え、前記炭化珪素基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極と、層間膜を介して前記ゲート電極と接触するソース電極と、を備える半導体装置において、前記ソース電極は、チタン(Ti)/チタン−アルミニウム(Ti−Al)合金/アルミニウム(Al)の3層構造であり、前記チタン(Ti層の膜厚が10nm以上であり、前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層の膜厚が5nm以上100nm以下であり、当該チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層のチタンとアルミニウムにおけるアルミニウムの含有量が25原子%〜86原子%であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object of the present invention, a semiconductor device according to the present invention comprises a silicon carbide substrate, a drain region of the first conductivity type on the silicon carbide substrate, and a well of the second conductivity type. A semiconductor device comprising: a region, a first-conductivity-type source region, and a gate electrode on the silicon carbide substrate via a gate insulating film, and a source electrode in contact with the gate electrode via an interlayer film. The source electrode has a three-layer structure of titanium (Ti) layer /titanium-aluminum (Ti—Al) alloy layer /aluminum (Al) layer , and the titanium ( Ti ) layer has a thickness of 10 nm or more. The thickness of the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer is 5 nm or more and 100 nm or less, and the content of aluminum in titanium and aluminum of the titanium - aluminum ( Ti-Al ) alloy layer is 25 atom% to 86 atom %. Is characterized in that.

また、この発明にかかる半導体装置は、上記の発明において、前記炭化珪素基板はn型であり、前記炭化珪素基板上にn型ドリフト層と、当該n型ドリフト層に設けられたp型ウエル層と、当該p型ウエル層に設けられたn型ソース領域と、前記p型ウエル層上に形成されたゲート絶縁膜と、当該ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、前記n型ソース領域と電気的に接続されたソース電極と、前記炭化珪素基板のドリフト層が形成された面と反対側の面に設けられたドレイン電極と、を備えたことを特徴とする。 In the semiconductor device according to the present invention, in the above invention, the silicon carbide substrate is n-type, an n-type drift layer on the silicon carbide substrate, and a p-type well layer provided in the n-type drift layer. An n-type source region provided in the p-type well layer, a gate insulating film formed on the p-type well layer, a gate electrode formed on the gate insulating film, and the n-type source A source electrode electrically connected to the region and a drain electrode provided on the surface of the silicon carbide substrate opposite to the surface on which the drift layer is formed are provided.

また、この発明にかかる半導体装置は、上記の発明において、MOSFETの半導体装置構造を有することを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, it has a semiconductor device structure of MOSFET.

また、この発明にかかる半導体装置は、上記の発明において、前記Ti−Al合金層が、TiAl6、TiAl3、TiAl、Ti3Alのいずれかであることを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the Ti—Al alloy layer is any one of TiAl 6 , TiAl 3 , TiAl, and Ti 3 Al.

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板に第1導電型のドレイン領域と、第2導電型のウエル領域と、第1導電型のソース領域とを形成し、前記炭化珪素基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、更に層間膜を介して前記ゲート電極と接触するソース電極を形成する半導体装置の製造方法において、前記ソース電極は、チタン(Ti)/チタン−アルミニウム(Ti−Al)合金/アルミニウム(Al)の順番でスパッタ法により形成され、前記ソース電極の形成後、300℃〜500℃で前記炭化珪素基板をアニール処理し、前記ソース電極は、前記ソース電極形成後の熱処理後において、前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層の下地に10nm以上の膜厚のチタン(Ti層が形成されていることを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first conductivity type drain region, a second conductivity type well region, and a first conductivity type source region are formed on a silicon carbide substrate, and the silicon carbide substrate is formed. In a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a gate electrode is formed on a substrate via a gate insulating film, and a source electrode is formed in contact with the gate electrode via an interlayer film, the source electrode is a titanium (Ti) layer / A titanium-aluminum (Ti-Al) alloy layer /aluminum (Al) layer is formed in this order by a sputtering method, and after the source electrode is formed, the silicon carbide substrate is annealed at 300°C to 500°C to form the source electrode. Is characterized in that, after the heat treatment after the formation of the source electrode, a titanium ( Ti ) layer having a film thickness of 10 nm or more is formed as a base of the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer.

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記ソース電極のTi−Al合金層のスパッタは、スパッタ圧力を0.1Pa〜0.8Pa、前記炭化珪素基板の温度を25℃以上350℃以下で実施し、スパッタ材料は、チタンとアルミニウムにおけるアルミニウムの含有量が25原子%〜86原子%であることを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the above invention, the sputtering of the Ti—Al alloy layer of the source electrode is performed at a sputtering pressure of 0.1 Pa to 0.8 Pa and a temperature of the silicon carbide substrate of 25. The sputtering is performed at a temperature of not less than 350° C. and not more than 350° C., and the sputtering material is characterized in that the content of aluminum in titanium and aluminum is 25 at% to 86 at %.

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記ソース電極は前記Ti、前記Ti−Al合金、前記Alを同一チャンバーにて、大気暴露することなく製造することを特徴とする。 Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the source electrode is manufactured by exposing the Ti, the Ti—Al alloy, and the Al in the same chamber without exposing to the atmosphere. To do.

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記ソース電極は、前記ソース電極形成後の熱処理により前記Ti−Al合金層の下地に新たに生成されるTi−Al合金層の膜厚が10nm以下であることを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the above invention, the source electrode is a Ti-Al alloy layer newly formed on a base of the Ti-Al alloy layer by heat treatment after the source electrode is formed. Is 10 nm or less in thickness.

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記スパッタ材料は、TiAl6、TiAl3、TiAl、Ti3Alのいずれかであることを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the sputtering material is any one of TiAl 6 , TiAl 3 , TiAl, and Ti 3 Al.

上述した発明によれば、ソース電極をチタン(Ti)/Ti−Al(チタン−アルミニウム)合金層/アルミニウム(Al)の3層構造で形成する。例えば、Ti/Ti−Al合金層/Alは、それぞれ0.1μm/50nm/5.0μmの各膜厚をスパッタで連続成膜し、ソース電極を形成する。スパッタ条件は、炭化珪素基板の温度25℃、アルゴン圧力0.3Paとしたマグネトロンスパッタなどを用いる。これにより、2層目にTi−Al合金層をあらかじめ成膜することで、例えば380℃のアニールでは、2層目のTi−Al合金層と、1層目のTi層の界面には新たなTi−Al結晶粒の発生はない。そして、Ti−Al合金層下のTi層により、Al中の水素原子・水素イオンはTi層に吸収され、ゲート絶縁膜に水素が拡散することは無くなり、しきい値電圧の安定したSiC−MOSFETを形成できる。これにより、半導体基板のおもて面側から裏面側に電流を流す小型の縦型半導体素子において、しきい値変動を抑制でき、半導体装置の電気的特性を安定化できる。 According to the above-mentioned invention, the source electrode is formed with a three-layer structure of titanium (Ti)/Ti-Al (titanium-aluminum) alloy layer/aluminum (Al). For example, Ti/Ti-Al alloy layer/Al is formed into a source electrode by continuously forming a film having a thickness of 0.1 μm/50 nm/5.0 μm by sputtering. As the sputtering conditions, magnetron sputtering in which the temperature of the silicon carbide substrate is 25° C. and the argon pressure is 0.3 Pa is used. Thereby, by forming a Ti-Al alloy layer in advance as a second layer, a new Ti-Al alloy layer is formed at the interface between the second Ti-Al alloy layer and the first Ti layer by annealing at 380° C., for example. No Ti-Al crystal grains are generated. Then, by the Ti layer below the Ti-Al alloy layer, hydrogen atoms/hydrogen ions in Al are absorbed by the Ti layer, hydrogen is prevented from diffusing into the gate insulating film, and the SiC-MOSFET having a stable threshold voltage is obtained. Can be formed. As a result, in a small vertical semiconductor element in which a current flows from the front surface side to the back surface side of the semiconductor substrate, it is possible to suppress threshold voltage fluctuations and stabilize the electrical characteristics of the semiconductor device.

本発明によれば、しきい値電圧変動量を抑制でき、安定した電気的特性を有する半導体装置を提供できるようになる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of suppressing the amount of threshold voltage fluctuation and having stable electrical characteristics.

図1は、本発明の実施の形態1にかかる縦型のSiC−MOSFETの断面図である。1 is a sectional view of a vertical SiC-MOSFET according to a first embodiment of the present invention. 図2は、従来のSiC−MOSFETの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional SiC-MOSFET. 図3は、従来の他のSiC−MOSFETの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of another conventional SiC-MOSFET.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度のおよび低不純物濃度のであることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数を表している。 Embodiments according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the accompanying drawings, in a layer or region prefixed with n or p, it means that electrons or holes are majority carriers. Further, + and − added to n and p mean that the impurity concentration is higher and the impurity concentration is lower than that of the layer or region to which they are not added, respectively. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same configurations, and duplicate description will be omitted. In the present specification, in the notation of the Miller index, “−” means a bar attached to the index immediately after it, and “−” is added before the index to represent a negative index.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる縦型のSiC−MOSFETの断面図である。このSiC−MOSFETの製造方法について説明しておく。はじめに、高濃度のn+型SiC基板(第1導電型のドレイン領域となる)1上に5×1015/cm3の窒素ドーピングした低濃度のn-型ドリフト層2を10μmの厚さに堆積する。
(Embodiment 1)
1 is a sectional view of a vertical SiC-MOSFET according to a first embodiment of the present invention. A method of manufacturing this SiC-MOSFET will be described. First, a low-concentration n -type drift layer 2 having a nitrogen concentration of 5×10 15 /cm 3 and having a thickness of 10 μm is formed on a high-concentration n + -type SiC substrate (which will be a drain region of the first conductivity type) 1. accumulate.

次に、低濃度のp-型層3をイオン注入し形成する。次に、n+型SiC基板1(n-型ドリフト層2)の表面(主面)上に、5×1015/cm3のアルミニウム(Al)をドープした低濃度のp-型層4を0.5μmの厚さに堆積する。なお、p-型層3よりもp-型層4の方が低濃度であり、これらp-型層3、p-型層4は、第2導電型のウエル領域である。その後 低濃度のn-型層7を窒素イオン注入により形成する。 Next, a low concentration p type layer 3 is formed by ion implantation. Next, on the surface (main surface) of the n + type SiC substrate 1 (n type drift layer 2), a low concentration p type layer 4 doped with 5×10 15 /cm 3 of aluminum (Al) is formed. Deposit to a thickness of 0.5 μm. The p type layer 4 has a lower concentration than the p type layer 3, and the p type layer 3 and the p type layer 4 are second conductivity type well regions. After that, a low concentration n type layer 7 is formed by nitrogen ion implantation.

次に、高濃度のn+型層(第1導電型のソース領域)6をリンイオン注入で、高濃度のp+型層5をアルミニウム(Al)イオン注入で形成する。その後、n+型SiC基板1全体をアルゴン雰囲気中で1600℃の活性化アニールを行う。 Next, a high concentration n + type layer (first conductivity type source region) 6 is formed by phosphorus ion implantation, and a high concentration p + type layer 5 is formed by aluminum (Al) ion implantation. After that, the entire n + type SiC substrate 1 is subjected to activation annealing at 1600° C. in an argon atmosphere.

その後、p-型層4、n+型層6、n-型層7上にゲート絶縁膜8をN2O雰囲気で70nm形成する。その後、ゲート絶縁膜8上にゲート電極9を形成し、ゲート電極9を覆うように層間膜10を形成する。また、オーミック電極を形成するため、所定厚さのシリサイド層11を形成する。 After that, the gate insulating film 8 is formed on the p -type layer 4, the n + -type layer 6, and the n -type layer 7 in the N 2 O atmosphere to have a thickness of 70 nm. After that, the gate electrode 9 is formed on the gate insulating film 8, and the interlayer film 10 is formed so as to cover the gate electrode 9. Further, a silicide layer 11 having a predetermined thickness is formed to form an ohmic electrode.

その後、ソース電極として、チタン(Ti)層15/(チタン−アルミニウム)Ti−Al合金層16/アルミニウム(Al)層12の3層構造を形成する。この際、Ti層15/Ti−Al合金層16/Al層12について、それぞれ0.1μm/50nm/5.0μmの各膜厚としてスパッタで連続成膜する。スパッタ条件は、n+型基板1の温度25℃、アルゴン圧力0.3Paとしたマグネトロンスパッタなどを用いることができる。 Then, a three-layer structure of titanium (Ti) layer 15/(titanium-aluminum) Ti-Al alloy layer 16/aluminum (Al) layer 12 is formed as a source electrode. At this time, the Ti layer 15/Ti-Al alloy layer 16/Al layer 12 is continuously formed by sputtering to have respective film thicknesses of 0.1 μm/50 nm/5.0 μm. As the sputtering conditions, magnetron sputtering in which the temperature of the n + type substrate 1 is 25° C. and the argon pressure is 0.3 Pa can be used.

Ti−Al合金層16の膜厚は、5nm以上100nm以下が好ましく、5nm未満ではウエハ面内に均一にTi−Al合金層16を形成することが難しく、100nm以上だとTi−Al合金層16の抵抗が大きくなりデバイス特性へ影響を与えてしまう。 The thickness of the Ti—Al alloy layer 16 is preferably 5 nm or more and 100 nm or less, and when the thickness is less than 5 nm, it is difficult to uniformly form the Ti—Al alloy layer 16 in the wafer surface, and when it is 100 nm or more, the Ti—Al alloy layer 16 is formed. The resistance of the device will increase and affect the device characteristics.

Ti−Al合金層16の組成および使用するターゲットの組成は、TiAl6、TiAl3、TiAl、Ti3Alが好ましく、アニール後のTiとAlの相互作用を抑制するためのTi−Al合金層16を形成しておくためには、25原子%〜86原子%のAl含有量が必要である。具体的には、市販のスパッタ用ターゲットとしては、40原子%、50原子%、64原子%、67原子%、67原子%、70原子%のAlを含むターゲットがされており、今回は50原子%のAlを含むターゲットを使用した。これらの金属間化合物を使用する理由としては、このような組成は金属間化合物として存在するため、他の組成と比較して相互拡散の抑制効果が高いからである。 Composition of the target to the composition and use of TiAl alloy layer 16, TiAl 6, TiAl 3, TiAl , Ti 3 Al are preferred, TiAl alloy for suppressing the interaction of Ti and Al after annealing layer 16 In order to keep the formation of Al, an Al content of 25 at% to 86 at% is required. Specifically, commercially available sputtering targets include targets containing 40 atomic%, 50 atomic%, 64 atomic%, 67 atomic%, 67 atomic%, and 70 atomic% of Al. A target containing% Al was used. The reason for using these intermetallic compounds is that such a composition exists as an intermetallic compound and therefore has a higher effect of suppressing mutual diffusion than other compositions.

このAl含有量は、Al原子数/(Ti原子数+Al原子数)*100の計算方法において算出される。 The Al content is calculated by the calculation method of Al atom number/(Ti atom number+Al atom number)*100.

さらに、これら3層からなるソース電極は、その界面に不易な酸化膜等の形成を防止するために、同一チャンバーで大気暴露することなく形成する。さらに、Ti−Al合金層16の成膜はその純度と均一性の確保からスパッタ法を用いることが好ましい。 Further, the source electrode composed of these three layers is formed in the same chamber without being exposed to the atmosphere in order to prevent the formation of an inadequate oxide film or the like at the interface. Further, the Ti—Al alloy layer 16 is preferably formed by a sputtering method in order to secure its purity and uniformity.

スパッタ時のn+型SiC基板1の温度は、冷却機構を必要としない25℃以上とし、350℃以上の温度は、半導体装置の製造コストが上がるため好ましくない。スパッタ圧力は、低いとスパッタ速度が遅く、高いと面内分布を悪化することから、0.1Pa〜0.8Paが好ましい。 The temperature of the n + type SiC substrate 1 at the time of sputtering is set to 25° C. or higher, which does not require a cooling mechanism, and a temperature of 350° C. or higher is not preferable because the manufacturing cost of the semiconductor device increases. When the sputtering pressure is low, the sputtering rate is slow, and when it is high, the in-plane distribution is deteriorated, so 0.1 Pa to 0.8 Pa is preferable.

その後、Al層12のエッチング、Ti−Al合金層16のエッチング、Ti層15のエッチングをし、3層構造のソース電極を形成する。このようにして形成したソース電極は、Al層12がTi層15/Ti−Al合金層16を介してゲート電極9/層間膜10と接した構造となっている。その後、保護膜14であるポリイミドを形成し、380℃でアニールし、n+型SiC基板1の裏面にドレイン電極として裏面電極13を形成し、縦型のSiC−MOSFETを完成させる。 After that, the Al layer 12, the Ti—Al alloy layer 16 and the Ti layer 15 are etched to form a source electrode having a three-layer structure. The source electrode thus formed has a structure in which the Al layer 12 is in contact with the gate electrode 9/interlayer film 10 via the Ti layer 15/Ti-Al alloy layer 16. After that, a polyimide film which is the protective film 14 is formed and annealed at 380° C. to form a back surface electrode 13 as a drain electrode on the back surface of the n + type SiC substrate 1 to complete a vertical SiC-MOSFET.

Ti−Al合金層16を形成していないTi/Alのみの構造の場合は、ポリイミドキュアまたはアニールにより界面にTiAlの合金層が形成され、このTiAlの合金層が下地のTiを突き抜けてしまうため、水素遮蔽の効果が失われてしまっていた。 In the case of a structure of only Ti/Al in which the Ti-Al alloy layer 16 is not formed, a TiAl alloy layer is formed at the interface by polyimide curing or annealing, and this TiAl alloy layer penetrates the underlying Ti. , The hydrogen shielding effect had been lost.

一方、本実施の形態1のように、2層目にTi−Al合金層16をあらかじめ成膜していた場合は、380℃のアニールでは、2層目のTi−Al合金層16と、1層目のTi層15の界面には新たなTiAl結晶粒の発生はない。そして、Ti−Al合金層16下のTi層15により、Al層12中の水素原子・水素イオンはTi層15に吸収され、ゲート絶縁膜8に水素が拡散することは無くなり、しきい値電圧の安定したゲート絶縁膜8を形成することができた。 On the other hand, in the case where the Ti—Al alloy layer 16 is formed in advance as the second layer as in the first embodiment, the annealing is performed at 380° C. and the Ti—Al alloy layer 16 in the second layer is No new TiAl crystal grains are generated at the interface of the Ti layer 15 of the first layer. Then, the Ti layer 15 under the Ti-Al alloy layer 16 absorbs hydrogen atoms/hydrogen ions in the Al layer 12 into the Ti layer 15, and hydrogen is prevented from diffusing into the gate insulating film 8. It was possible to form a stable gate insulating film 8.

ポリイミドキュアまたはアニールの温度は500℃以下が好ましく、この温度以上だとポリイミドを構成する高分子が分解してしまう。また、300℃以下ではイミド化が進まないため、保護膜としての役割を果たせない。 The temperature of polyimide curing or annealing is preferably 500° C. or lower, and above this temperature, the polymer constituting the polyimide is decomposed. Further, since imidization does not proceed at 300° C. or lower, it cannot serve as a protective film.

以上説明した3層構造のソース電極を有する半導体装置を用いることにより、ゲート電圧−3MV/cm、加熱温度200℃で1000時間後のしきい値電圧変動幅を0.1V以下に抑えることができた。なお、Ti層15は堅い材質であり、1.0μm以上となると割れが発生する。Ti層15の膜厚は10nm以上1.0μm以下とする。 By using the semiconductor device having the three-layer structure source electrode described above, the threshold voltage fluctuation width after 1000 hours at a gate voltage of -3 MV/cm and a heating temperature of 200° C. can be suppressed to 0.1 V or less. It was The Ti layer 15 is a hard material, and cracks occur when the thickness is 1.0 μm or more. The thickness of the Ti layer 15 is 10 nm or more and 1.0 μm or less.

Tiによる水素(H)の吸蔵効果のため、アニール後のTi層15の膜厚は10nm以上とする。このTi層15の吸蔵効果について実験を行った。実験では、100nmの膜厚のTi層15に400℃水素注入を行ったところ、6×1017/cm2のH2が吸蔵されたので、10nmの膜厚では1×1015/cm2以上の水素を吸蔵できる。 The thickness of the Ti layer 15 after annealing is set to 10 nm or more because of the hydrogen (H) absorption effect of Ti. An experiment was conducted on the storage effect of the Ti layer 15. In the experiment, when hydrogen was injected at 400° C. into the Ti layer 15 having a film thickness of 100 nm, 6×10 17 /cm 2 of H 2 was occluded, so that a film thickness of 10 nm was 1×10 15 /cm 2 or more. Can store hydrogen.

(実施の形態2)
実施の形態2として、実施の形態1で380℃としたポリイミドのアニール温度を400℃まで上昇させた試料を作成した。ソース電極がTi層15とAl層12の2層だけの場合は、新たに形成されるTiAl合金の粒径(膜厚)が30nm以上100nm未満であったのに対し、実施の形態2のようにソース電極をTi層15/Ti−Al合金層16/Al層12の3層構造とした場合には、新たに形成されるTi−Al合金層の膜厚は10nm以下であった。
(Embodiment 2)
As the second embodiment, a sample was prepared in which the annealing temperature of polyimide, which was 380° C. in the first embodiment, was raised to 400° C. When the source electrode is only two layers of the Ti layer 15 and the Al layer 12, the grain size (film thickness) of the newly formed TiAl alloy is 30 nm or more and less than 100 nm, whereas in the second embodiment. When the source electrode had a three-layer structure of Ti layer 15/Ti-Al alloy layer 16/Al layer 12, the thickness of the newly formed Ti-Al alloy layer was 10 nm or less.

このように、実施の形態2で400℃のアニール温度とした場合においても、ソース電極の下地のTi層15は約90nm程度残存しているため、良好なデバイス特性を得ることができる。 As described above, even when the annealing temperature is 400° C. in the second embodiment, the Ti layer 15 as the base of the source electrode remains about 90 nm, so that good device characteristics can be obtained.

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は、p型とn型とを入れ替えた場合や、炭化珪素基板と炭化珪素基板主表面に成長させるエピタキシャル層とを異なる導電型とした場合も同様に成り立つ。 In the above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention is similarly applicable when the p-type and the n-type are exchanged, or when the silicon carbide substrate and the epitaxial layer grown on the main surface of the silicon carbide substrate have different conductivity types.

以上のように、本発明にかかる半導体装置は、例えば、パワーデバイス等の電力用半導体素子や、産業用のモーター制御やエンジン制御に使用されるパワー半導体素子に有用である。特に、半導体基板のおもて面側から裏面側に電流を流す小型の縦型半導体素子に適用できる。 As described above, the semiconductor device according to the present invention is useful for, for example, a power semiconductor element such as a power device or a power semiconductor element used for industrial motor control or engine control. In particular, it can be applied to a small vertical semiconductor element in which a current is passed from the front surface side to the back surface side of a semiconductor substrate.

1 SiC基板
2 n-型ドリフト層
3 p-
4 p-層(ウエル層)
5 p+
6 n+層(ソース領域)
7 n-
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート電極
10 層間膜
11 シリサイド層
12 Al層
13 裏面電極
14 保護膜
15 Ti層
16 Ti−Al合金層
17 TiN層
18 Ti膜
1 SiC substrate 2 n type drift layer 3 p layer 4 p layer (well layer)
5 p + layer 6 n + layer (source region)
7 n Layer 8 Gate Insulating Film 9 Gate Electrode 10 Interlayer Film 11 Silicide Layer 12 Al Layer 13 Backside Electrode 14 Protective Film 15 Ti Layer 16 Ti—Al Alloy Layer 17 TiN Layer 18 Ti Film

Claims (9)

炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板に第1導電型のドレイン領域と、第2導電型のウエル領域と、第1導電型のソース領域とを備え、前記炭化珪素基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極と、層間膜を介して前記ゲート電極と接触するソース電極と、を備える半導体装置において、
前記ソース電極は、チタン(Ti)/チタン−アルミニウム(Ti−Al)合金/アルミニウム(Al)の3層構造であり、前記チタン(Ti層の膜厚が10nm以上であり、前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層の膜厚が5nm以上100nm以下であり、当該チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層のチタンとアルミニウムにおけるアルミニウムの含有量が25原子%〜86原子%であることを特徴とする半導体装置。
A silicon carbide substrate,
A drain region of the first conductivity type, a well region of the second conductivity type, and a source region of the first conductivity type on the silicon carbide substrate, and a gate electrode on the silicon carbide substrate via a gate insulating film; In a semiconductor device comprising: a source electrode in contact with the gate electrode via an interlayer film,
The source electrode has a three-layer structure of titanium (Ti) layer /titanium-aluminum (Ti—Al) alloy layer /aluminum (Al) layer , and the titanium ( Ti ) layer has a thickness of 10 nm or more. The film thickness of the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer is 5 nm or more and 100 nm or less, and the content of aluminum in titanium and aluminum of the titanium - aluminum ( Ti-Al ) alloy layer is 25 atom% to 86 atom %. There is a semiconductor device.
前記炭化珪素基板はn型であり、前記炭化珪素基板上にn型ドリフト層と、当該n型ドリフト層に設けられたp型ウエル層と、当該p型ウエル層に設けられたn型ソース領域と、前記p型ウエル層上に形成されたゲート絶縁膜と、当該ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、前記n型ソース領域と電気的に接続されたソース電極と、前記炭化珪素基板のドリフト層が形成された面と反対側の面に設けられたドレイン電極と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The silicon carbide substrate is n-type, and an n-type drift layer, a p-type well layer provided in the n-type drift layer, and an n-type source region provided in the p-type well layer are provided on the silicon carbide substrate. A gate insulating film formed on the p-type well layer, a gate electrode formed on the gate insulating film, a source electrode electrically connected to the n-type source region, and the silicon carbide. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a drain electrode provided on a surface of the substrate opposite to a surface on which the drift layer is formed. MOSFETの半導体装置構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 1, which has a semiconductor device structure of MOSFET. 前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層が、TiAl6、TiAl3、TiAl、Ti3Alのいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer is any one of TiAl 6 , TiAl 3 , TiAl, and Ti 3 Al. 炭化珪素基板に第1導電型のドレイン領域と、第2導電型のウエル領域と、第1導電型のソース領域とを形成し、
前記炭化珪素基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、更に層間膜を介して前記ゲート電極と接触するソース電極を形成する半導体装置の製造方法において、
前記ソース電極は、チタン(Ti)/チタン−アルミニウム(Ti−Al)合金/アルミニウム(Al)の順番でスパッタ法により形成され、
前記ソース電極の形成後、300℃〜500℃で前記炭化珪素基板をアニール処理し、 前記ソース電極は、前記ソース電極形成後の熱処理後において、前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層の下地に10nm以上の膜厚のチタン(Ti層が形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first conductivity type drain region, a second conductivity type well region, and a first conductivity type source region on the silicon carbide substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a gate electrode on the silicon carbide substrate via a gate insulating film, and further forming a source electrode in contact with the gate electrode via an interlayer film,
The source electrode is formed by a sputtering method in the order of titanium (Ti) layer /titanium-aluminum (Ti-Al) alloy layer /aluminum (Al) layer ,
After forming the source electrode, the silicon carbide substrate is annealed at 300° C. to 500° C., and the source electrode is a base of the titanium-aluminum ( Ti—Al ) alloy layer after the heat treatment after forming the source electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a titanium ( Ti ) layer having a film thickness of 10 nm or more is formed on the substrate.
前記ソース電極のチタン−アルミニウム(Ti−Al合金層のスパッタは、
スパッタ圧力を0.1Pa〜0.8Pa、前記炭化珪素基板の温度を25℃以上350℃以下で実施し、
スパッタ材料は、チタンとアルミニウムにおけるアルミニウムの含有量が25原子%〜86原子%であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
The sputtering of the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer of the source electrode is
The sputtering pressure is 0.1 Pa to 0.8 Pa, the temperature of the silicon carbide substrate is 25° C. or higher and 350° C. or lower,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the sputter material has a content of aluminum in titanium and aluminum of 25 at% to 86 at %.
前記スパッタ材料は、TiAl6、TiAl3、TiAl、Ti3Alのいずれかであることを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。 The sputter material, TiAl 6, TiAl 3, TiAl , a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, characterized in that any one of Ti 3 Al. 前記ソース電極は前記チタン(Ti)層、前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金、前記アルミニウム(Al)層を同一チャンバーにて、大気暴露することなく製造することを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 The source electrode is manufactured by exposing the titanium ( Ti ) layer , the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer , and the aluminum ( Al ) layer in the same chamber without exposing to the atmosphere. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 7 to 7 . 前記ソース電極は、前記ソース電極形成後の熱処理により前記チタン−アルミニウム(Ti−Al合金層の下地に新たに生成されるチタン−アルミニウム(Ti−Al合金層の膜厚が10nm以下であることを特徴とする請求項5〜のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 In the source electrode, a film thickness of a titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer newly formed on a base of the titanium-aluminum ( Ti-Al ) alloy layer by heat treatment after forming the source electrode is 10 nm or less. the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 5-8, characterized in that.
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