JPH08139051A - ＳｉＣへの電極の形成方法 - Google Patents
ＳｉＣへの電極の形成方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
〔目的〕電気特性が良好で信頼度の高いオーミック接合
やショットキー接合を形成できるＳｉＣへの電極の形成
方法を提供する。 〔構成〕シリコンカーバイド（ＳｉＣ）結晶基板(10)の
表面に金属の電極層(M)を形成する工程( A,B,C ) と、
この金属の電極層(M) にＳｉＣ結晶基板の外部から炭素
を供給することにより炭化金属の電極層(14)に変換する
炭化工程(D,E) と、この炭化金属の電極層(14)が形成さ
れたＳｉＣ結晶基板(10)を加熱する工程とを含む。
やショットキー接合を形成できるＳｉＣへの電極の形成
方法を提供する。 〔構成〕シリコンカーバイド（ＳｉＣ）結晶基板(10)の
表面に金属の電極層(M)を形成する工程( A,B,C ) と、
この金属の電極層(M) にＳｉＣ結晶基板の外部から炭素
を供給することにより炭化金属の電極層(14)に変換する
炭化工程(D,E) と、この炭化金属の電極層(14)が形成さ
れたＳｉＣ結晶基板(10)を加熱する工程とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温環境下でも動作可
能であるなどの利点を有するシリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）半導体装置の製造に利用される電極の形成方法に関
するものである。
能であるなどの利点を有するシリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）半導体装置の製造に利用される電極の形成方法に関
するものである。
【０００２】
【従来技術】半導体材料として知られているシリコンカ
ーバイド（ＳｉＣ）の結晶に関する最新の情報が、「Ｓ
ｉＣ半導体材料、デバイスとコンタクト材料」と題する
松波弘之氏の論文に記載されている（社団法人 日本電
子工業振興協会 平成６年３月編集・発行の「超微細構
造電極材料調査研究報告書」）。この論文によれば、シ
リコンカーバイドの結晶は現在集積回路の素材として慣
用されてシリコン単結晶（Ｓｉ）に比べて約３倍もの熱
伝導率（５Ｗ／ｃｍo Ｋ）を有すると共に、約２倍もの
飽和電子ドリフト速度を有する。また、高安定なポリタ
イプとして通常利用される六方晶の６ＨーＳｉＣでは、
禁制帯幅が 2.93 eVもの大きな値に達する。従って、絶
縁破壊電圧はＳｉに比べて１０倍程度も高く、また、動
作可能温度は 773o K( 500o C ) にも達し、しかも、そ
の導電型をｐ型、ｎ型のいずれにも容易に制御できる。
ーバイド（ＳｉＣ）の結晶に関する最新の情報が、「Ｓ
ｉＣ半導体材料、デバイスとコンタクト材料」と題する
松波弘之氏の論文に記載されている（社団法人 日本電
子工業振興協会 平成６年３月編集・発行の「超微細構
造電極材料調査研究報告書」）。この論文によれば、シ
リコンカーバイドの結晶は現在集積回路の素材として慣
用されてシリコン単結晶（Ｓｉ）に比べて約３倍もの熱
伝導率（５Ｗ／ｃｍo Ｋ）を有すると共に、約２倍もの
飽和電子ドリフト速度を有する。また、高安定なポリタ
イプとして通常利用される六方晶の６ＨーＳｉＣでは、
禁制帯幅が 2.93 eVもの大きな値に達する。従って、絶
縁破壊電圧はＳｉに比べて１０倍程度も高く、また、動
作可能温度は 773o K( 500o C ) にも達し、しかも、そ
の導電型をｐ型、ｎ型のいずれにも容易に制御できる。
【０００３】ＳｉＣは、上述したような種々の物性値に
関する利点を有するため、高温動作デバイスや、大電力
デバイス、あるいは耐放射線デバイスなど、厳しい環境
下で動作させようとする半導体デバイスの素材として期
待されてきた。実際には、ＳｉＣは、熱的、化学的安定
性のため大面積かつ高品質の結晶の成長が却って困難で
あったために、これを素材とする半導体装置は、バリス
タなどの特殊なものを除いてはほとんど利用されていな
い。しかしながら、ここ数年の結晶成長技術の著しい進
展に伴い、直径30mmもの大型のウエハが市販される状況
になっている。
関する利点を有するため、高温動作デバイスや、大電力
デバイス、あるいは耐放射線デバイスなど、厳しい環境
下で動作させようとする半導体デバイスの素材として期
待されてきた。実際には、ＳｉＣは、熱的、化学的安定
性のため大面積かつ高品質の結晶の成長が却って困難で
あったために、これを素材とする半導体装置は、バリス
タなどの特殊なものを除いてはほとんど利用されていな
い。しかしながら、ここ数年の結晶成長技術の著しい進
展に伴い、直径30mmもの大型のウエハが市販される状況
になっている。
【０００４】シリコンカーバイドを素材とする半導体装
置を実現するうえで、大面積の結晶の供給と共に重要な
点は、そのような結晶上に安定なオーミック電極やショ
ットキー電極が形成できるか否かの点にある。シリコン
カーバイドは広い禁制帯幅と化学的安定性を有するた
め、これにオーミック接合（コンタクト）を形成するに
は、比較的高温下での合金化が必要になる。シリコンカ
ーバイド結晶へのアロイ・オーミックコンタクトの形成
材料として、ｎ型結晶に対してはＮｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｗ、ＡｕＴａ、ＴａＳｉ2 などが、また、ｐ型結晶
に対してはＡｌ、ＡｌＳｉ、ＡＬ／Ｔｉ、Ａｌ／ＴａＳ
ｉ2 などが知られている。合金形成温度は、最低のＡｌ
の場合の1173 oK から最高のＷの場合の2073o K までと
いう具合にかなりの高温範囲にわたっている。
置を実現するうえで、大面積の結晶の供給と共に重要な
点は、そのような結晶上に安定なオーミック電極やショ
ットキー電極が形成できるか否かの点にある。シリコン
カーバイドは広い禁制帯幅と化学的安定性を有するた
め、これにオーミック接合（コンタクト）を形成するに
は、比較的高温下での合金化が必要になる。シリコンカ
ーバイド結晶へのアロイ・オーミックコンタクトの形成
材料として、ｎ型結晶に対してはＮｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｗ、ＡｕＴａ、ＴａＳｉ2 などが、また、ｐ型結晶
に対してはＡｌ、ＡｌＳｉ、ＡＬ／Ｔｉ、Ａｌ／ＴａＳ
ｉ2 などが知られている。合金形成温度は、最低のＡｌ
の場合の1173 oK から最高のＷの場合の2073o K までと
いう具合にかなりの高温範囲にわたっている。
【０００５】さらに、シリコンカーバイド結晶へのショ
ットキー接合の形成材料として、ｎ型の結晶に対しては
Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄなどが、またｐ型の結晶に
対してはＡｕとＰｔなどが知られている。これらの金属
は、スパッタリングなどの成膜形成手法によってシリコ
ンカーバイド結晶上に堆積したままの状態で使用した
り、ＰｔやＴｉの場合のように、堆積後に 873 oK から
773 o K 程度の温度範囲で合金を形成してから使用した
りしている。
ットキー接合の形成材料として、ｎ型の結晶に対しては
Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄなどが、またｐ型の結晶に
対してはＡｕとＰｔなどが知られている。これらの金属
は、スパッタリングなどの成膜形成手法によってシリコ
ンカーバイド結晶上に堆積したままの状態で使用した
り、ＰｔやＴｉの場合のように、堆積後に 873 oK から
773 o K 程度の温度範囲で合金を形成してから使用した
りしている。
【０００６】上記論文によれば、金属としてＮｉを用い
た場合、高温での熱処理に伴い、金属の層とＳｉＣとの
界面にグラファイト相の炭素が偏析することや、シリサ
イド化（珪化）反応の結果、Ｎｉの層内に珪化ニッケル
（ＮｉＳｉ）が形成されることなどが指摘されている。
また、同論文に掲載された実験データによれば、炭化反
応の結果Ｎｉの層内に炭化ニッケル（ＮｉＣ）が形成さ
れていることも示されている。
た場合、高温での熱処理に伴い、金属の層とＳｉＣとの
界面にグラファイト相の炭素が偏析することや、シリサ
イド化（珪化）反応の結果、Ｎｉの層内に珪化ニッケル
（ＮｉＳｉ）が形成されることなどが指摘されている。
また、同論文に掲載された実験データによれば、炭化反
応の結果Ｎｉの層内に炭化ニッケル（ＮｉＣ）が形成さ
れていることも示されている。
【０００７】上述のように、シリコンカーバイド上に金
属の層を形成して高温の熱処理を行うと、金属の層との
界面近傍に存在するＳｉＣの組成である珪素と炭素とが
共に金属の層内に侵入し、金属の珪化物と炭化物とが形
成される。金属の炭化物は、金属結晶中に炭素原子が最
稠密で入りこんだいわゆる侵入型構造を持ち、金属
（Ｍ）の原子半径に応じて化学式ＭＣやＭＣ2 で表され
る炭化物となる。この金属の炭化物は、結合エネルギー
が大きいため化学的に安定で、融点と硬度とがいずれも
高く、しかも電気伝導性を有するという点において、高
温環境下での動作を目的とするシリコンカーバイドへの
電極材料としては極めて好都合である。
属の層を形成して高温の熱処理を行うと、金属の層との
界面近傍に存在するＳｉＣの組成である珪素と炭素とが
共に金属の層内に侵入し、金属の珪化物と炭化物とが形
成される。金属の炭化物は、金属結晶中に炭素原子が最
稠密で入りこんだいわゆる侵入型構造を持ち、金属
（Ｍ）の原子半径に応じて化学式ＭＣやＭＣ2 で表され
る炭化物となる。この金属の炭化物は、結合エネルギー
が大きいため化学的に安定で、融点と硬度とがいずれも
高く、しかも電気伝導性を有するという点において、高
温環境下での動作を目的とするシリコンカーバイドへの
電極材料としては極めて好都合である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電極の形成方法には以下のような問題がある。まず、上
記論文に記載されたＮｉの場合のように、金属によって
は炭化物よりも珪化物の方が多量に生成されるため、主
として炭化物が生成される場合に比べて上述した電極と
しての有利性が減殺されるという問題がある。
電極の形成方法には以下のような問題がある。まず、上
記論文に記載されたＮｉの場合のように、金属によって
は炭化物よりも珪化物の方が多量に生成されるため、主
として炭化物が生成される場合に比べて上述した電極と
しての有利性が減殺されるという問題がある。
【０００９】次に、ＳｉＣの組成であるシリコンと炭素
原子とが互いに異なる比率で金属の層内に侵入するた
め、金属の層とＳｉＣ結晶との界面近傍においてＳｉと
Ｃとの１対１の元素比率が崩れ、Ｎｉの場合のように金
属の層との界面に炭素が偏析する。あるいは、他の金属
については、その金属の層との界面にＳｉが偏析したり
することも考えられる。換言すれば、電気特性に最も重
要な影響を与える金属の層との界面が、もはやＳｉＣの
結晶とは言えない異常な状態にあることを意味する。
原子とが互いに異なる比率で金属の層内に侵入するた
め、金属の層とＳｉＣ結晶との界面近傍においてＳｉと
Ｃとの１対１の元素比率が崩れ、Ｎｉの場合のように金
属の層との界面に炭素が偏析する。あるいは、他の金属
については、その金属の層との界面にＳｉが偏析したり
することも考えられる。換言すれば、電気特性に最も重
要な影響を与える金属の層との界面が、もはやＳｉＣの
結晶とは言えない異常な状態にあることを意味する。
【００１０】更に、上記論文には記載も示唆もされては
いないが、ｎ型やｐ型などの制御された導電性を与える
ためにＳｉＣの単結晶中に混在されている各種の不純物
元素が単体で、あるいは炭化物や珪化物の形態で金属の
電極層内に侵入することも考えられる。この結果、電極
との界面付近に不純物元素が欠乏した高抵抗層が形成さ
れてしまい、電極としての性能が著しく低下するという
懸念もある。従って、本発明の目的は、上述した各種の
問題を解決し、良好で高い信頼性の接合を形成できるＳ
ｉＣへの電極の形成方法を提供することにある。
いないが、ｎ型やｐ型などの制御された導電性を与える
ためにＳｉＣの単結晶中に混在されている各種の不純物
元素が単体で、あるいは炭化物や珪化物の形態で金属の
電極層内に侵入することも考えられる。この結果、電極
との界面付近に不純物元素が欠乏した高抵抗層が形成さ
れてしまい、電極としての性能が著しく低下するという
懸念もある。従って、本発明の目的は、上述した各種の
問題を解決し、良好で高い信頼性の接合を形成できるＳ
ｉＣへの電極の形成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】本発明に係わるＳｉＣへ
の電極の形成方法は、シリコンカーバイド結晶基板の表
面に金属の電極層を形成する工程と、この金属の電極層
にシリコンカーバイド結晶基板の外部から炭素を供給す
ることにより炭化金属の電極層に変換する炭化工程と、
この炭化金属の電極層が形成されたシリコンカーバイド
結晶基板を加熱する加熱工程とを含んでいる。
の電極の形成方法は、シリコンカーバイド結晶基板の表
面に金属の電極層を形成する工程と、この金属の電極層
にシリコンカーバイド結晶基板の外部から炭素を供給す
ることにより炭化金属の電極層に変換する炭化工程と、
この炭化金属の電極層が形成されたシリコンカーバイド
結晶基板を加熱する加熱工程とを含んでいる。
【００１２】
【作用】シリコンカーバイド結晶基板上の電極層を形成
する金属は、炭化されてＳｉＣの電極材料として好適な
炭化物となる。この炭化は、従来技術とは異なりＳｉＣ
の結晶からの炭素の侵入によって行われるのではなく、
ＣＶＤ法などを利用してＳｉＣ結晶基板の外部から電極
層に炭素を供給することによって行われる。この金属の
炭化物は、金属結晶中に炭素原子が最稠密で入りこんだ
いわゆる侵入型構造を持つ。従って、この炭化を十分に
行うことにより電極層内を炭素により飽和させておく
と、その後に合金化などを目的として高温の熱処理を行
っても、ＳｉＣの結晶からは、もはや炭素も珪素も不純
物も電極層内には侵入できない状態となる。
する金属は、炭化されてＳｉＣの電極材料として好適な
炭化物となる。この炭化は、従来技術とは異なりＳｉＣ
の結晶からの炭素の侵入によって行われるのではなく、
ＣＶＤ法などを利用してＳｉＣ結晶基板の外部から電極
層に炭素を供給することによって行われる。この金属の
炭化物は、金属結晶中に炭素原子が最稠密で入りこんだ
いわゆる侵入型構造を持つ。従って、この炭化を十分に
行うことにより電極層内を炭素により飽和させておく
と、その後に合金化などを目的として高温の熱処理を行
っても、ＳｉＣの結晶からは、もはや炭素も珪素も不純
物も電極層内には侵入できない状態となる。
【００１３】この結果、炭化金属の電極層との界面近傍
のＳｉＣは、そこに含まれる不純物も含めて熱処理前の
状態に保たれ、極めて良好で信頼の高いショットキー接
合やオーミック接合が形成される。そして、電極自体は
金属の炭化物から形成されるため、化学的に安定で、融
点と硬度とがいずれも高いという高温環境下での動作に
適したものとなる。以下、本発明を実施例によって更に
詳細に説明する。
のＳｉＣは、そこに含まれる不純物も含めて熱処理前の
状態に保たれ、極めて良好で信頼の高いショットキー接
合やオーミック接合が形成される。そして、電極自体は
金属の炭化物から形成されるため、化学的に安定で、融
点と硬度とがいずれも高いという高温環境下での動作に
適したものとなる。以下、本発明を実施例によって更に
詳細に説明する。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例に係わるＳｉＣへの電極の
形成方法を図１の断面図を参照しながら説明する。ま
ず、図１（Ａ）に示すように、ＳｉＣ単結晶の基板１０
の表面の電極形成領域１１上に、周知の写真触刻法（フ
ォトリゾグラフィ）を用いてマスクｍを形成する。この
状態で全表面に酸素イオンを注入することにより、基板
１０の電極形成領域１１以外の表面上に酸素イオンが注
入された高抵抗層１２を形成する。
形成方法を図１の断面図を参照しながら説明する。ま
ず、図１（Ａ）に示すように、ＳｉＣ単結晶の基板１０
の表面の電極形成領域１１上に、周知の写真触刻法（フ
ォトリゾグラフィ）を用いてマスクｍを形成する。この
状態で全表面に酸素イオンを注入することにより、基板
１０の電極形成領域１１以外の表面上に酸素イオンが注
入された高抵抗層１２を形成する。
【００１５】次に、図１（Ｂ）に示すように、慣用の成
膜手法と写真触刻法との組合せによって基板１０の電極
形成領域１１を除く表面上に窒化アルミニュウム（Ａｌ
Ｎ）の絶縁層１３を形成する。次に、図１（Ｃ）に示す
ように、絶縁層１３上にレジスト層Ｒを形成したのち、
蒸着、スパッタリグ、ＣＶＤ、化合物の還元などの適宜
な成膜手法を用いて、高融点金属を主体とする金属層Ｍ
を堆積させる。
膜手法と写真触刻法との組合せによって基板１０の電極
形成領域１１を除く表面上に窒化アルミニュウム（Ａｌ
Ｎ）の絶縁層１３を形成する。次に、図１（Ｃ）に示す
ように、絶縁層１３上にレジスト層Ｒを形成したのち、
蒸着、スパッタリグ、ＣＶＤ、化合物の還元などの適宜
な成膜手法を用いて、高融点金属を主体とする金属層Ｍ
を堆積させる。
【００１６】続いて、図１（Ｃ）に示すように、金属層
Ｍ上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて炭素を供給
する。このマイクロ波プラズマＣＶＤは次のような条件
のもとに行われる。 反応ガス：ＣＨ4 ＋Ｈ2 ， 反応ガス混合比：1.0 vol
％，反応圧力： 40 Torr, ガス流量 : 100 ccm , マイ
クロ波出力 : 380 W，基板温度： 850o C ，供給時間：
2 時間
Ｍ上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて炭素を供給
する。このマイクロ波プラズマＣＶＤは次のような条件
のもとに行われる。 反応ガス：ＣＨ4 ＋Ｈ2 ， 反応ガス混合比：1.0 vol
％，反応圧力： 40 Torr, ガス流量 : 100 ccm , マイ
クロ波出力 : 380 W，基板温度： 850o C ，供給時間：
2 時間
【００１７】金属層Ｍの表面に供給された炭素は、金属
層Ｍの表面から内部に侵入してゆき金属結晶内に炭素原
子が最稠密で入りこんだいわゆる侵入型構造を形成す
る。この金属の炭化が十分に行われて金属層Ｍ内が炭素
によって飽和すると、炭化金属層ＭＣの表面にダイヤモ
ンドの層Ｃが堆積される。
層Ｍの表面から内部に侵入してゆき金属結晶内に炭素原
子が最稠密で入りこんだいわゆる侵入型構造を形成す
る。この金属の炭化が十分に行われて金属層Ｍ内が炭素
によって飽和すると、炭化金属層ＭＣの表面にダイヤモ
ンドの層Ｃが堆積される。
【００１８】次に、酸素プラズマや酸素イオンビームな
どによるアッシング手法を適用してダイヤモンドの層Ｃ
を除去したのち、レジスト層Ｒとその上に形成さている
炭化金属の層ＭＣとダイヤモンドの層Ｃ共々薬品で溶解
除去する。この結果、図１の（Ｅ）に示すように、炭化
金属を素材とする電極１４がＳｉＣ結晶の基板表面に形
成される。最後に、炭化金属の電極１４の組成とこの電
極１４をオーミック接合にするかショットキー接合にす
るかに応じて決定される熱処理温度に基板を保って合金
化し、処理を完了する。
どによるアッシング手法を適用してダイヤモンドの層Ｃ
を除去したのち、レジスト層Ｒとその上に形成さている
炭化金属の層ＭＣとダイヤモンドの層Ｃ共々薬品で溶解
除去する。この結果、図１の（Ｅ）に示すように、炭化
金属を素材とする電極１４がＳｉＣ結晶の基板表面に形
成される。最後に、炭化金属の電極１４の組成とこの電
極１４をオーミック接合にするかショットキー接合にす
るかに応じて決定される熱処理温度に基板を保って合金
化し、処理を完了する。
【００１９】金属電極１４の形成に使用する高融点金属
は、ＳｉＣ結晶の基板１０の表面の導電型がｐ型とｎ型
のどちらであるかと、オーミック接合とショットキー接
合のどちらを形成しようとしているかに応じて、例えば
以下のように選択される。
は、ＳｉＣ結晶の基板１０の表面の導電型がｐ型とｎ型
のどちらであるかと、オーミック接合とショットキー接
合のどちらを形成しようとしているかに応じて、例えば
以下のように選択される。
【００２０】ＳｉＣ基板表面の導電型を問わずショット
キー接合を形成する場合には、高融点金属として、Ａｕ
又は白金族に属するＰｔ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄの群から少なくとも一つの金属を選択すればよ
い。また、ｎ型のＳｉＣ基板の表面にショットキー接合
を形成する場合、高融点金属として、IVａ族、Va族又は
VIａ族に属する少なくとも一つの金属を選択すればよ
い。
キー接合を形成する場合には、高融点金属として、Ａｕ
又は白金族に属するＰｔ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄの群から少なくとも一つの金属を選択すればよ
い。また、ｎ型のＳｉＣ基板の表面にショットキー接合
を形成する場合、高融点金属として、IVａ族、Va族又は
VIａ族に属する少なくとも一つの金属を選択すればよ
い。
【００２１】ｎ型のＳｉＣ結晶基板上にオーミック接合
を形成する場合には、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ａ
ｕＴａ，ＴａＳｉ2 の群から少なくとも一つの金属を選
択すればよい。ｐ型のＳｉＣ結晶基板上にオーミック接
合を形成する場合には、Ａｌ，ＡｌＳｉ，Ａｌ／Ｔｉ，
Ａｌ／ＴａＳｉ2 の群から少なくとも一つの金属を選択
すればよい。
を形成する場合には、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ａ
ｕＴａ，ＴａＳｉ2 の群から少なくとも一つの金属を選
択すればよい。ｐ型のＳｉＣ結晶基板上にオーミック接
合を形成する場合には、Ａｌ，ＡｌＳｉ，Ａｌ／Ｔｉ，
Ａｌ／ＴａＳｉ2 の群から少なくとも一つの金属を選択
すればよい。
【００２２】なお、ＳｉＣ結晶基板の表面の導電性を制
御するためにドープされている不純物元素を上記高融点
金属に添加すれば一層好適である。何故ならば、金属電
極を合金化しようとして基板全体を高温にした際に、金
属電極層との界面の近傍の不純物が電極層内に侵入した
ために欠乏状態となり、この結果、界面近傍に高抵抗層
が形成されてしまい、電極としての性能が著しく低下し
てしまう懸念があるからである。
御するためにドープされている不純物元素を上記高融点
金属に添加すれば一層好適である。何故ならば、金属電
極を合金化しようとして基板全体を高温にした際に、金
属電極層との界面の近傍の不純物が電極層内に侵入した
ために欠乏状態となり、この結果、界面近傍に高抵抗層
が形成されてしまい、電極としての性能が著しく低下し
てしまう懸念があるからである。
【００２３】従って、高融点金属に予め不純物元素を添
加しておくことにより、界面近傍における不純物元素の
欠乏状態を電極層内から熱拡散してくる不純物元素で相
殺し、高抵抗層の形成を回避できる。同様の理由で、高
融点金属に予めＳｉを添加しておくことにより、電極と
の界面近傍のＳｉの欠乏を回避する構成を採用すること
もできる。
加しておくことにより、界面近傍における不純物元素の
欠乏状態を電極層内から熱拡散してくる不純物元素で相
殺し、高抵抗層の形成を回避できる。同様の理由で、高
融点金属に予めＳｉを添加しておくことにより、電極と
の界面近傍のＳｉの欠乏を回避する構成を採用すること
もできる。
【００２４】以上、本発明の一実施例を説明したが、細
部においてこれとは異なる種々の実施例や変形例を採用
することができる。例えば、炭化金属の電極が硬すぎて
熱圧着による接合などに不向きであれば、電極上に適宜
な硬度の金属の層を形成するという変形例を採用すれば
よい。逆に、後発的な機械的研磨に備えて金属電極の硬
度を暫定的に一層高めておく場合などには、電極の炭化
の終了後も炭素の供給を継続させることにより炭化金属
の電極上にダイヤモンドの層を形成するという変形例を
採用すればよい。
部においてこれとは異なる種々の実施例や変形例を採用
することができる。例えば、炭化金属の電極が硬すぎて
熱圧着による接合などに不向きであれば、電極上に適宜
な硬度の金属の層を形成するという変形例を採用すれば
よい。逆に、後発的な機械的研磨に備えて金属電極の硬
度を暫定的に一層高めておく場合などには、電極の炭化
の終了後も炭素の供給を継続させることにより炭化金属
の電極上にダイヤモンドの層を形成するという変形例を
採用すればよい。
【００２５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わるＳｉＣへの電極の形成方法は、金属電極層を炭化す
る工程を含む構成であるから、その後に合金化のために
高温の熱処理を行っても、ＳｉＣの結晶からは、もはや
炭素も珪素も不純物も電極層内には侵入できない状態と
なる。この結果、炭化金属の電極層との界面近傍のＳｉ
Ｃは、そこに含まれる不純物も含めて熱処理前の状態に
保たれ、極めて良好で信頼の高いショットキー接合やオ
ーミック接合が形成される。
わるＳｉＣへの電極の形成方法は、金属電極層を炭化す
る工程を含む構成であるから、その後に合金化のために
高温の熱処理を行っても、ＳｉＣの結晶からは、もはや
炭素も珪素も不純物も電極層内には侵入できない状態と
なる。この結果、炭化金属の電極層との界面近傍のＳｉ
Ｃは、そこに含まれる不純物も含めて熱処理前の状態に
保たれ、極めて良好で信頼の高いショットキー接合やオ
ーミック接合が形成される。
【００２６】更に、電極自体は金属の炭化物から形成さ
れるため、化学的に安定で、融点と硬度とがいずれも高
いという高温環境下での動作に適したものとなる。
れるため、化学的に安定で、融点と硬度とがいずれも高
いという高温環境下での動作に適したものとなる。
【図１】本発明の一実施例の電極の形成方法を説明する
ための断面図である。
ための断面図である。
10 ＳｉＣ結晶の基板 11 電極形成領域 12 高抵抗層 13 AlNの絶縁層 14 炭化金属の電極層 R レジストの層 M 金属の層 MC 炭化金属の層 C ダイヤモンドの層
Claims (9)
- 【請求項１】シリコンカーバイド結晶基板の表面に金属
の電極層を形成する工程と、 前記金属の電極層に前記シリコンカーバイド結晶基板の
外部から炭素を供給することにより前記金属の電極層を
炭化金属の電極層に変換する炭化工程と、 前記炭化金属の電極層が形成されたシリコンカーバイド
結晶基板を加熱する加熱工程とを含むことを特徴とする
ＳｉＣへの電極の形成方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記金属は、 Ｐｔ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄの群、IVａ
族、Va族又はVIａ族に属する少なくとも一つの金属又は
その金属若しくはそれらの金属の合金を含むことを特徴
とするＳｉＣへの電極の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１において、 前記金属は、 Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，ＡｕＴａ，ＴａＳｉ2 の
群又はＡｌ，ＡｌＳｉ，Ａｌ／Ｔｉ，Ａｌ／ＴａＳｉ2
の群に属する少なくとも一つを含むことを特徴とするＳ
ｉＣへの電極の形成方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のそれぞれにおいて、 前記金属は、 Ｓｉを含むことを特徴とするＳｉＣへの電極の形成方
法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のそれぞれにおいて、 前記金属は、 前記シリコンカーバイド結晶基板に含まれる不純物元素
を含むことを特徴とするＳｉＣへの電極の形成方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のそれぞれにおいて、 前記金属の電極層は、 蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ又は化合物の還元によっ
て形成されることを特徴とするＳｉＣへの電極の形成方
法。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のそれぞれにおいて、 前記炭化工程は、 有機炭素化合物を前記金属の電極層に供給しながらマイ
クロ波プラズマ法又は熱電子プラズマ法で分解する工程
を含むことを特徴とするＳｉＣへの電極の形成方法。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のそれぞれにおいて、 前記炭化金属の電極層上に金属の電極層を形成する工程
を更に含むことを特徴とするＳｉＣへの電極の形成方
法。 - 【請求項９】 請求項１乃至７のそれぞれにおいて、 前記炭化金属の電極層上にダイヤモンドの層を形成する
工程を更に含むことを特徴とするＳｉＣへの電極の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29557594A JP3315541B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ＳｉＣへの電極の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29557594A JP3315541B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ＳｉＣへの電極の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139051A true JPH08139051A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3315541B2 JP3315541B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=17822416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29557594A Expired - Fee Related JP3315541B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ＳｉＣへの電極の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315541B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6770508B2 (en) | 2001-03-27 | 2004-08-03 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electrode for silicon carbide semiconductor, silicon carbide semiconductor element comprising the electrode, and production method therefor |
| JP2007525827A (ja) * | 2003-11-28 | 2007-09-06 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 半導体構造、二重仕事関数のｃｍｏｓデバイス、二重仕事関数のｃｍｏｓ回路、および基板上に二重仕事関数のｃｍｏｓデバイスを形成する方法（炭化金属ゲート構造および形成方法） |
| JP2011096905A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2013093574A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | General Electric Co <Ge> | 過渡電圧抑制器のための方法およびシステム |
| JP2013214657A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP29557594A patent/JP3315541B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6770508B2 (en) | 2001-03-27 | 2004-08-03 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electrode for silicon carbide semiconductor, silicon carbide semiconductor element comprising the electrode, and production method therefor |
| JP2007525827A (ja) * | 2003-11-28 | 2007-09-06 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 半導体構造、二重仕事関数のｃｍｏｓデバイス、二重仕事関数のｃｍｏｓ回路、および基板上に二重仕事関数のｃｍｏｓデバイスを形成する方法（炭化金属ゲート構造および形成方法） |
| JP2011096905A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2013093574A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | General Electric Co <Ge> | 過渡電圧抑制器のための方法およびシステム |
| JP2013214657A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| US8941122B2 (en) | 2012-04-03 | 2015-01-27 | Denso Corporation | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US9263267B2 (en) | 2012-04-03 | 2016-02-16 | Denso Corporation | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3315541B2 (ja) | 2002-08-19 |
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