JPH0864801A - 炭化けい素半導体素子およびその製造方法 - Google Patents

炭化けい素半導体素子およびその製造方法

Info

Publication number
JPH0864801A
JPH0864801A JP20160794A JP20160794A JPH0864801A JP H0864801 A JPH0864801 A JP H0864801A JP 20160794 A JP20160794 A JP 20160794A JP 20160794 A JP20160794 A JP 20160794A JP H0864801 A JPH0864801 A JP H0864801A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon oxide
oxide film
ohmic contact
silicon carbide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20160794A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsunori Ueno
勝典 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP20160794A priority Critical patent/JPH0864801A/ja
Publication of JPH0864801A publication Critical patent/JPH0864801A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/048Making electrodes
    • H01L21/0485Ohmic electrodes

Abstract

(57)【要約】 【目的】炭化けい素半導体素子のn型領域上にニッケル
膜によるオーミック接触を形成する。 【構成】炭化けい素からなる基板の表面上にシリコン酸
化膜を有する半導体素子において、基板表面層に形成さ
れたn型層とニッケル膜とのオーミック接触をとる場合
に、シリコン酸化膜の少なくとも一か所の端部を除いて
ニッケル膜を被着する。炭化けい素基板とシリコン酸化
膜とニッケル膜とを共存させて1000℃以上の熱処理
をすると、境界部で反応して抵抗が増大するのを防止す
る。シリコン酸化膜上と接続する場合は、熱処理後に第
二の金属膜を形成して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化けい素(以下Si
Cと略す)を半導体基板として用いた半導体素子、特に
そのオーミック接触構造およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SiCは、バンドギャップが2〜3eV
(エレクトロンボルト)と広く、高温や放射線下でも使
用できる半導体素子の材料として期待されている。しか
し、半導体素子を形成するための製造技術に関しては、
あまり検討が進んでいない。その中で、金属とのオーミ
ック接触の形成では、比較的良く調べられている。n型
SiCとのオーミック接触は、ニッケル(以下Niと略
す)を烝着後、1050℃以上の高温熱処理を行う方法
が知られている(佐治他:電気学会研究会資料、電子材
料研究会、EFM−90−20、1990年)。一方、
p型SiCとのオーミック接触は、アルミニウム−チタ
ン合金(以下Al−Tiと略す)を烝着する方法が知ら
れている(クロフトン他;アプライドフィジックスレタ
ーズ誌,62巻、4号、384ページ、1993年)。
【0003】SiC半導体素子の製造においては、シリ
コンの技術を流用することが一般に行われ、様々な方法
が適用されている。例えば、半導体素子の活性部を外部
と絶縁するために、酸化膜などの絶縁物で被うのが一般
的である。幸いにSiC基板はシリコン基板と同様に酸
化雰囲気中で熱処理することにより、表面にシリコン酸
化膜を成長させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、シリコン
半導体素子と類似の構造では、シリコン酸化膜、Ni
膜、SiCの3種類の材料が熱処理によって、望ましく
ない挙動をすることを見出した。以下に図を参照しなが
ら、その状況を説明する。図3(a)および(b)に、
SiC半導体素子における熱処理前、後のオーミック接
触部の断面図を示す。図3(a)において、SiC半導
体基板1の表面層に、イオン注入等により高濃度n型領
域2が形成されており、その表面上の一部にシリコン酸
化膜3が形成されている。Ni膜4が基板1、n領域
2、シリコン酸化膜3の上に烝着され、パターニングさ
れている。
【0005】図3(b)においては、同じ素子のNi膜
4とn型領域2との間をオーミック接触するために、1
200℃で高温熱処理した。n型領域2との接触部分7
では、n型領域2と反応して一部シリサイドになるがオ
ーミック接触5が形成できる。シリコン酸化膜1との接
触部分8では、酸化膜上電極6が残るもののシリコン酸
化膜3が還元され浸食される。更に両部分の境界部分9
では、n型領域2、シリコン酸化膜3、Ni膜4の三元
系の間で、詳細は不明であるが通常と異なる反応がおこ
るものと考えられ、実際にはショットキー接合となっ
て、電流が流せなくなってしまう。また、n型領域2の
深さがNi膜4との合金層よりも浅い場合には、n型領
域2が全部合金層になってしまうため、境界部分9のシ
ョットキー接合に遮られてn型領域2とNi膜4とがオ
ーミック接触できなくなる。n型領域2は、窒素をイオ
ン注入して形成するのが一般的であるが、その深さは、
0.1〜0.3μm 程度であり、一方、NiとSiCは
1000〜1200℃程度の熱処理で、約0.2μm 程
度の深さまで合金化する。従って、上記の問題が発生し
易い。
【0006】もう一つのケースを以下に図を参照しなが
ら説明する。図4(a)および(b)に、SiC半導体
素子における熱処理前、後のシリコン酸化膜上のNi電
極膜の断面図を示す。図4(a)において、SiC半導
体基板1の表面上の一部にシリコン酸化膜3が形成され
ている。また、SiC基板1の表面層に、イオン注入等
により高濃度n型領域2が形成されていて、Ni膜4が
n領域2、シリコン酸化膜3の上に烝着され、パターニ
ングされている。このケースは、特にMOSFETなど
を形成する場合によく見られ、n型領域2とNi膜4に
よりオーミック接触をとり、かつ、シリコン酸化膜3な
どの絶縁物の上に、オーミツク接触する金属と同じ金属
でゲート電極を形成するものである。, 図4(b)
は、n型領域2とオーミック接触するため1200℃で
熱処理した後の状態を示す。先に述べたように、Ni膜
4とn型領域2をオーミック接触させるには、1000
〜1200℃の熱処理が必要であり、このケースでは、
その熱処理を加えると、n型領域2の上のNi膜4は一
部反応してシリサイドを形成するものの、オーミック接
触5は残る。一方シリコン酸化膜3の上では、Ni膜4
とシリコン酸化膜3とが反応して、酸化膜上電極6とな
り、シリコン酸化膜3の厚さが減少する。シリコン酸化
膜3の厚さがもともと薄い場合には、シリコン酸化膜3
を貫通し、絶縁性が失われてしまうことがある。
【0007】上記の二つケースのような構造は、どんな
半導体素子でもほとんどこのどちらかの構造を含んでい
る。以上の問題に鑑みて、本発明の目的は、SiCを基
板とする半導体素子において、抵抗増大や酸化シリコン
膜の浸食などの不具合の無い安定したニッケル電極を有
するSiC半導体素子を提供することにある。
【0008】
【課題を解決する手段】上記の課題解決のため、本発明
は、炭化けい素を半導体基板とし、その基板表面上の酸
化膜と、基板の表面層に形成されたn型領域とニッケル
膜とのオーミック接触を有するものにおいて、酸化膜の
少なくとも一か所の端部を除いてニッケル膜が被着され
ているものとする。
【0009】また、前記シリコン酸化膜上に、又はシリ
コン酸化膜上からニッケル膜に達する第二の金属膜を有
することとする。前記第二の金属膜としては、ニッケル
膜または、アルミニウム膜やアルミニウムとチタンの合
金膜などp型領域にオーミック接触する金属膜がよい。
そして、SiC半導体素子の製造方法としては、基板表
面上のシリコン酸化膜上以外にニッケル膜のパターンを
形成し、1000℃以上の熱処理を行った後、シリコン
酸化膜上に第二の金属膜のパターンを形成するものとす
る。
【0010】
【作用】上記の手段を講じ、炭化けい素を半導体基板と
し、その基板表面上の酸化膜と、基板の表面層に形成さ
れたn型領域とニッケル膜とのオーミック接触を有する
ものにおいて、酸化膜の少なくとも一か所の端部を除い
てニッケル膜を被着することによって、SiC基板−シ
リコン酸化膜−Ni膜が共存することがなく、ショット
キー接合が形成されず、Ni膜とSiCのn型領域のオ
ーミツク接触ができる。
【0011】また、前記シリコン酸化膜上からニッケル
膜に達する第二の金属膜を形成すれば、熱処理による絶
縁膜の劣化を防止できる。第二の金属膜として、ニッケ
ル膜を用いれば、金属膜の種類が一種類で済み、烝着プ
ロセスも共通にできる。アルミニウム膜やアルミニウム
とチタンの合金膜などp型領域にオーミック接触する金
属膜であれば、p型領域へのオーミック接触が形成でき
て、工程上有利である。
【0012】そして、SiC半導体素子の製造方法とし
ては、基板表面上のシリコン酸化膜上以外にニッケル膜
のパターンを形成し、1000℃以上の熱処理を行った
後、シリコン酸化膜上に第二の金属膜のパターンを形成
することにより、確実に上記の接触が実現できる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図を参照しながら
詳細に説明する。図1(a)および(b)に、本発明の
第一の実施例のSiC半導体素子のSiC半導体素子に
おける熱処理前、後のオーミック接触部の断面図を示
す。SiC基板1の表面層に窒素のイオン注入により形
成されたn型領域2が、また基板表面上にシリコン酸化
膜3がある。酸化膜3の端から、Ni膜4を後退させて
いる。図1(b)は熱処理後の様子を示したものである
が、SiC−シリコン酸化膜−Ni膜の接点が存在して
おらず、ショットキー接合が形成されない。すなわち、
オーミック接合のみが存在した構造となる。このような
部分が少なくとも一か所以上あることが必要である。図
1(c)は、図1(b)の後に必要に応じて第二金属膜
10を烝着形成したSiC半導体素子の断面図である。
Ni膜の高温熱処理後に金属膜10を被着した。熱処理
は加えていないので、従来のように境界部にショットキ
ー接合を生じて電流が流れなくなることは無い。
【0014】図2(a)および(b)に、本発明の第二
の実施例のSiC半導体素子における熱処理前、後のシ
リコン酸化膜上のNi電極膜の断面図を示す。図2
(a)において、SiC基板1の表面上の一部にシリコ
ン酸化膜3が形成されている。また、SiC基板1の表
面層に、イオン注入等により高濃度n型領域2が形成さ
れていて、Ni膜4がn型領域2の表面上にのみ烝着さ
れ、パターニングされていて、シリコン酸化膜3の上に
は形成されていない。図2(b)は、n型領域2とオー
ミック接触するため1200℃で熱処理した後の状態を
示す。n型領域2の表面上にオーミック接触5が形成さ
れている。シリコン酸化膜3の上にはNi膜4が無いの
で、反応して酸化膜3が薄くなることは無い。勿論、S
iC基板1、シリコン酸化膜3とNi膜4とが共存する
点も無いので、ショットキー接合を生じることも無い。
【0015】このケースは、特にMOSFETなどを形
成する場合によく見られ、n型領域2とNi膜4により
オーミック接触をとり、かつ、シリコン酸化膜1などの
絶縁物の上に、オーミツク接触する金属と同じ金属でゲ
ート電極を形成するものである。先に述べたように、N
i膜4とn型領域2をオーミック接触させるには、10
00〜1200℃の熱処理が必要であるが、このケース
では、その熱処理により、Ni膜4とシリコン酸化膜1
とが反応して、シリコン酸化膜1の厚さが減少すること
は無い。
【0016】更に、図2(c)では、シリコン酸化膜3
上に、新しく第二金属膜10を被着した。なお、この金
属は、始めに形成したものと同じでも良いが、p型Si
Cとオーミック接触の形成可能なAlやAl−Tiを用
いれば、p型領域とオーミック接触がとれるので、p
型、n型両者にオーミック接触をとりたい場合に有利と
なる。
【0017】このようにして、Ni膜の導電性を損なわ
ずまた、絶縁膜を劣化させずに、金属電極を形成するこ
とが可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のSiC半
導体素子においては、SiC基板−シリコン酸化膜−N
i膜の共存を避けた結果、従来境界領域で見られたショ
ットキー接合の生成による接触不良の問題が解決され
た。また、シリコン酸化膜上のNi膜による高温熱処理
時の絶縁不良も解決された。シリコン酸化膜上に金属膜
形成が必要な場合は、Ni膜の熱処理後に第二の金属膜
を形成すれば十分である。とくに第二の金属膜がp型領
域にオーミック接触するAlやAl−Ti合金であれ
ば、p型領域とのオーミック接触が実現できて、工程上
有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例のSiC半導体素子
の金属膜接触部の熱処理前の断面図、(b)は(a)の
熱処理後の断面図、(c)は(b)の後第二金属膜を形
成した状態の断面図
【図2】(a)は本発明の別の実施例のSiC半導体素
子の金属膜接触部の熱処理前の断面図、(b)は(a)
の熱処理後の断面図、(c)は(b)の後第二金属膜を
形成した状態の断面図
【図3】(a)は従来のSiC半導体素子の金属膜接触
部の熱処理前の断面図、(b)は(a)の熱処理後の断
面図
【図4】(a)は別の従来のSiC半導体素子の金属膜
接触部の熱処理前の断面図、(b)は(a)の熱処理後
の断面図
【符号の説明】
1 SiC基板 2 n型領域 3 シリコン酸化膜 4 Ni膜 5 オーミック接触部 6 酸化膜上電極 7 n型領域との接触部分 8 シリコン酸化膜との接触部分 9 境界領域 10 第二金属膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化けい素からなる半導体基板の表面上の
    シリコン酸化膜と、基板の表面層に形成されたn型領域
    とニッケル膜とのオーミック接触を有するものにおい
    て、酸化膜の少なくとも一か所の端部を除いてニッケル
    膜が被着されていることを特徴とする炭化けい素半導体
    素子。
  2. 【請求項2】前記シリコン酸化膜上に、第二の金属膜を
    有することを特徴とする請求項1に記載の炭化けい素半
    導体素子。
  3. 【請求項3】前記シリコン酸化膜上からニッケル膜に達
    する第二の金属膜を有することを特徴とする請求項2に
    記載の炭化けい素半導体素子。
  4. 【請求項4】前記第二の金属膜が、ニッケル膜であるこ
    とを特徴とする請求項2または3に記載の炭化けい素半
    導体素子。
  5. 【請求項5】前記第二の金属膜が、p型領域にオーミッ
    ク接触する金属膜であることを特徴とする請求項2また
    は3に記載の炭化けい素半導体素子。
  6. 【請求項6】前記第二の金属膜が、アルミニウム膜であ
    ることを特徴とする請求項5に記載の炭化けい素半導体
    素子。
  7. 【請求項7】前記第二の金属膜が、アルミニウムとチタ
    ンの合金膜であることを特徴とする請求項5に記載の炭
    化けい素半導体素子。
  8. 【請求項8】基板表面上のシリコン酸化膜上以外の部分
    にニッケル膜のパターンを形成し、1000℃以上の熱
    処理を行った後、シリコン酸化膜上に第二の金属膜のパ
    ターンを形成することを特徴とする請求項2ないし7の
    いずれかに記載の炭化けい素半導体素子の製造方法。
JP20160794A 1994-08-26 1994-08-26 炭化けい素半導体素子およびその製造方法 Pending JPH0864801A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20160794A JPH0864801A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 炭化けい素半導体素子およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20160794A JPH0864801A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 炭化けい素半導体素子およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0864801A true JPH0864801A (ja) 1996-03-08

Family

ID=16443867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20160794A Pending JPH0864801A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 炭化けい素半導体素子およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0864801A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093742A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology オーミック電極構造体、その製造方法、半導体装置及び半導体装置の製造方法
WO2003097556A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-27 Humanscience Technology Co., Ltd The manufacturing method of silicon carbide sinter with titanium ions thin film
US7135774B2 (en) 2004-03-17 2006-11-14 Nissan Motor Co., Ltd. Heat resistant ohmic electrode and method of manufacturing the same
US8114783B2 (en) 2007-08-17 2012-02-14 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor element, method of manufacturing the same, and silicon carbide device
JP2018082190A (ja) * 2012-12-18 2018-05-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 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
JP2021057615A (ja) * 2016-03-16 2021-04-08 富士電機株式会社 炭化珪素半導体素子

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093742A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology オーミック電極構造体、その製造方法、半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP4671314B2 (ja) * 2000-09-18 2011-04-13 独立行政法人産業技術総合研究所 オーミック電極構造体の製造方法、接合型fet又は接合型sitのオーミック電極構造体の製造方法、及び半導体装置の製造方法
WO2003097556A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-27 Humanscience Technology Co., Ltd The manufacturing method of silicon carbide sinter with titanium ions thin film
US7135774B2 (en) 2004-03-17 2006-11-14 Nissan Motor Co., Ltd. Heat resistant ohmic electrode and method of manufacturing the same
US7329614B2 (en) 2004-03-17 2008-02-12 Nissan Motor Co., Ltd. Heat resistant ohmic electrode and method of manufacturing the same
US8114783B2 (en) 2007-08-17 2012-02-14 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor element, method of manufacturing the same, and silicon carbide device
US9117681B2 (en) 2007-08-17 2015-08-25 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor element, method of manufacturing the same, and silicon carbide device
JP2018082190A (ja) * 2012-12-18 2018-05-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 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
JP2021057615A (ja) * 2016-03-16 2021-04-08 富士電機株式会社 炭化珪素半導体素子

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3559971B2 (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JPS61142739A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0354464B2 (ja)
JPH07161659A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0799169A (ja) 炭化けい素電子デバイスの製造方法
JPH0864801A (ja) 炭化けい素半導体素子およびその製造方法
JPH0235462B2 (ja)
US10032894B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
JPH0296374A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2017168673A (ja) 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法
JPS60193380A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0361346B2 (ja)
JPS609159A (ja) 半導体装置
JPS6257255A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JP2002016017A (ja) 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JPH04320029A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS5821821B2 (ja) ハンドウタイソウチノデンキヨクケイセイホウホウ
JPS61290775A (ja) 半導体装置
JPS59177926A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100203303B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성방법
JPS6116577A (ja) 半導体装置
JPH0260215B2 (ja)
JPS586172A (ja) 半導体装置
JPS61204982A (ja) 電界効果トランジスタ
JPS60123026A (ja) 半導体装置の製造方法