JPH088210A - 炭化けい素半導体素子の製造方法 - Google Patents
炭化けい素半導体素子の製造方法Info
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Abstract
基板に低接触抵抗のオーム性接触をする電極を形成す
る。 【構成】ｎ形ＳｉＣ結晶に窒素、ｐ形ＳｉＣ結晶にアル
ミニウムをイオン注入し、そのドーピング濃度がピーク
を示す深さまで表面を熱酸化したのち生じた酸化膜をエ
ッチングで除去する。これにより高濃度ドープ層が露出
するので、その表面に良好なオーム性接触電極が形成で
きる。
Description
Ｃと記す) からなる半導体基体にオーム性接触する電極
を備えたＳｉＣ半導体素子の製造方法に関する。
リコン (Ｓｉ) に対してその性能限界が考慮され、過酷
な環境下でも使用に耐えうる半導体材料が模索されてき
ている。そして、例えば３ｅＶのバンドギャップを持つ
ＳｉＣのようなワイドギャップ半導体が次世代の半導体
材料として有望視されている。ＳｉＣはＳｉと比較して
熱伝導度が３倍、最大電界強度が１０倍、電子ドリフト
速度が２倍という特性を持っている。
力用半導体素子では、金属・半導体界面のオーム性接触
が重要となる。良好なオーム性接触は、素子の特性を劣
化させることがない。ＳｉＣは、キャリア濃度が高いほ
ど金属の半導体界面の接触抵抗が低いという報告があ
る。すなわち、Appl. Phys. Lett. Vol ６２、Ｎｏ４
(Jan.1933) p25 に記載されているように、エピタキシ
ャル成長時にＡｌをドーピングして得られたｐ形６Ｈ−
ＳｉＣでは、キャリア濃度が5.５×１０15ｃｍ3 と低い
ときにＡｌ−Ｔｉからなる電極との間のＲｃは2.９×１
０-2Ω・ｃｍ3 と高く、キャリア濃度が2.９×１０19／
ｃｍ3 のときにＲｃが1.５×１０-5Ω・ｃｍ2 となる。
キャリア濃度が１０15〜１０17／ｃｍ3 程度と低い良質
のＳｉＣは市販されているが、こにより素子を作製した
場合には低いＲｃは得られない。逆に高キャリア濃度の
ＳｉＣ結晶では、低いＲｃをもつ電極は形成できるが、
マイクロパイプと呼ばれる結晶欠陥が多数存在するな
ど、質のより高いキャリア濃度のＳｉＣ結晶を得るのが
難しい。
質の低キャリア濃度のＳｉＣ結晶に低いＲｃをもつ電極
を形成するＳｉＣ半導体素子の製造方法を提供すること
にある。
めに、本発明のＳｉＣ半導体素子の製造方法は、一導電
形の炭化けい素半導体基体の一面から同一導電形化する
ドーパントをイオン種としてイオン注入し、次いで前記
一面の表面層を熱酸化し、生じた酸化層を除去したの
ち、露出した基体面に金属電極を被着してオーム性接触
電極を形成する工程を有するものとする。基体表面から
注入イオン種の濃度がピーク値にある深さまで熱酸化す
ることが良く、熱酸化を水蒸気酸化で行うのが良い。そ
して、酸化層の除去を弗酸の水溶液を用いて行うことが
良い。
種は、ジグザグの径路を通って停止する。入射点より停
止点までを直線で結び、これを入射点よりの垂線に投影
した値、つまり基体表面よりの深さを射影飛程と呼ぶ。
射影飛程は統計的な変動幅をもって分布する結果、打ち
込まれたイオン種は半導体基体中でピーク濃度を中心と
するガウス形の分布をすると考えられる。従って、Ｓｉ
Ｃ基体と同一導電形のドーパントをイオン注入し、表面
からそのピーク濃度の位置までＳｉＣ基体を熱酸化し、
その酸化層を除去すれば、打ち込まれたドーパントの最
も濃度の高い、低抵抗の部分が露出するので、基体自体
は低キャリア濃度でも低い接触抵抗をもつオーム性接触
電極をＳｉＣ基体上に形成することができる。
述べる。図１に示すようにｎ形６Ｈ−ＳｉＣよりなる基
板１に、イオン種２としてｎ形のドーパントである窒素
を用いてイオン注入した。イオン注入の条件は、加速エ
ネルギー１００ＫｅＶ、ドーズ量は５×１０15／ｃｍ2
である。これにより、図２に示すように射影飛程分布の
ピーク値Ｒｏ＝0.２５μｍを中心として高濃度ドープ層
３が形成される。図６は、ｎ形６ＨＳｉＣ基板に上述と
同様の条件で窒素のイオン注入を行い、窒素雰囲気中、
１２００℃で１０時間のアニールを行ったのちの拡がり
抵抗の測定結果である。図のように抵抗値は窒素のＲｏ
0.２５μｍ付近を中心とするガウス分布を示し、深さ0.
２７〜0.２９μｍの位置で急激に抵抗が低下している。
このことは、注入された窒素がほとんど拡散せずに、そ
の場で低抵抗の高濃度層を形成していることを示してい
る。そこで、１２００℃での３時間３５分のスチーム酸
化により表面から射影飛程分布のピーク値Ｒｏの深さま
で酸化した。これにより図３に示すように基板１の表面
は膜厚0.４９μｍの酸化膜４で覆われた。スチーム酸化
のようなウエット酸化は、酸化速度の遅いＳｉＣには適
している。酸化されるＳｉＣは、酸化膜の体積１に対し
て0.５４である。このあと、体積比で弗酸を２０倍の水
で稀釈したエッチング液を用い、酸化膜を除去した。こ
の結果、図４に示すように低抵抗の高濃度ドープ層３が
露出した。この高濃度ドープ層３の表面は平滑であっ
た。次いで、図５に示すように電極材料としてＮｉを用
いて金属電極５を高濃度ドープ層３に接触させた。この
電極は、ｎ形６Ｈ−ＳｉＣの上にそのまま被着した電極
よりも約４割以上低いＲｃを示した。しかし、酸化膜４
をドライエッチングにより除去すると、高濃度ドープ層
３の表面が凹凸となり、低いＲｃは得られなかった。
種２にアルミニウムを用いる。スチーム酸化の時間は、
イオン注入するドーパントの射影飛程により異なる。な
お、金属電極５の材料としては、Ｎｉ以外の金属材料を
用いることもできる。
基体と同一導電形のドーパントをイオン種としてイオン
注入したのち、そのピーク濃度の深さまでを熱酸化とエ
ッチングの組み合わせで除去して高キャリア濃度の層を
表面に露出させる。従って、この表面に金属電極を形成
すれば、基体自体は低キャリア濃度でもオーム性接触と
なり、良質のＳｉＣ結晶を用いた半導体素子の製造が可
能になった。
Ｃ基板の断面図
図
面図
における拡がり抵抗分布図
Claims (4)
- 【請求項１】一導電形の炭化けい素半導体基体の一面か
ら同一導電形化するドーパントをイオン種としてイオン
注入し、次いで前記一面の表面層を熱酸化し、生じた酸
化層を除去したのち、露出した基体面に金属電極を被着
してオーム性接触電極を形成する工程を有することを特
徴とする炭化けい素半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】基体表面から注入イオン種の濃度がピーク
値にある深さまで熱酸化する請求項１記載の炭化けい素
半導体素子の製造方法。 - 【請求項３】熱酸化を水蒸気酸化で行う請求項１あるい
は２記載の炭化けい素半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】酸化層の除去に弗酸の水溶液を用いる請求
項１ないし３記載の炭化けい素半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14133794A JP3303530B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 炭化けい素半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14133794A JP3303530B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 炭化けい素半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088210A true JPH088210A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3303530B2 JP3303530B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=15289615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14133794A Expired - Lifetime JP3303530B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 炭化けい素半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-06-23 JP JP14133794A patent/JP3303530B2/ja not_active Expired - Lifetime
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