JPWO2009128382A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、実施の形態1におけるMOSFETについて説明する。図1を参照して、実施の形態1におけるMOSFET1は、炭化珪素(SiC)からなり、導電型がn型(第1導電型)の基板であるn+SiC基板11と、SiCからなり、導電型がn型(第1導電型)の半導体層としてのn−SiC層12と、導電型がp型(第2導電型)の第2導電型領域としての一対のpボディ13と、導電型がn型(第1導電型)の高濃度第1導電型領域としてのn+ソース領域14と、導電型がp型(第2導電型)の高濃度第2導電型領域としてのp+領域18とを備えている。n+SiC基板11は、高濃度のn型不純物(導電型がn型である不純物)、たとえばN(窒素)を含んでいる。
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図10を参照して、実施の形態2における半導体装置としての接合型電界効果トランジスタ(Junction Field Effect Transistor;JFET)であるJFET3は、オーミックコンタクト電極の構成において、実施の形態1におけるMOSFET1と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。具体的には、JFET3は、SiCからなり、導電型がn型であるn型基板31と、n型基板31上に形成された第1のp型層32と、第1のp型層32上に形成されたn型層33と、n型層33上に形成された第2のp型層34とを備えている。ここで、p型層およびn型層は、それぞれ導電型がp型およびn型であるSiCからなる層である。また、第1のp型層32は、たとえば厚み10μm程度、p型不純物の濃度7.5×1015cm−3程度、n型層33は、たとえば厚み0.45μm程度、n型不純物の濃度2×1017cm−3程度、第2のp型層34は、たとえば厚み0.25μm程度、p型不純物の濃度2×1017cm−3程度とすることができる。
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態3について説明する。実施の形態3における半導体装置は、実施の形態1における半導体装置としてのMOSFET1と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏するとともに同様に製造することができる。しかし、実施の形態3におけるMOSFET1の製造方法は、オーミック電極形成工程およびドレイン電極形成工程(図2参照)において、実施の形態1とは異なっている。
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態4について説明する。実施の形態4における半導体装置は、実施の形態2における半導体装置としてのJFET3と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏するとともに同様に製造することができる。しかし、実施の形態4におけるJFET3の製造方法は、オーミック電極形成工程(図11参照)において、実施の形態2とは異なっている。
以下、本発明の実施例1について説明する。本発明の半導体装置に含まれるTi、AlおよびSiを含むオーミックコンタクト電極(TiAlSi;実施例)とSiC層との接触抵抗を、本発明の範囲外の従来のオーミックコンタクト電極であるNiおよびTi/Al(比較例)とSiC層との接触抵抗と比較する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。
以下、本発明の実施例2について説明する。本発明の半導体装置に含まれるオーミックコンタクト電極に関して、p型SiC領域およびn型SiC領域との接触抵抗に及ぼすオーミックコンタクト電極の組成の影響を調査する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。
以下、本発明の実施例3について説明する。本発明の半導体装置に含まれるオーミックコンタクト電極の形成状態を確認する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。なお、本願において「オーミックコンタクト電極」とは、SiC層上に金属膜を形成し、さらに当該金属膜に対して熱処理を実施することによりSiC層との接触抵抗を低減するように形成される電極を意味する。
Claims (16)
- 基板(11,31)と、
前記基板(11,31)上に形成され、炭化珪素からなるSiC層(12,34)と、
前記SiC層(12,34)に接触して配置される電極(22,61,63)とを備え、
前記SiC層(12,34)は、導電型がn型であるn型領域(14,35,37)を含み、
前記電極(22,61,63)は、前記n型領域(14,35,37)と接触して配置され、チタン、アルミニウムおよび珪素を含有するオーミックコンタクト電極(16,39,42)を含んでいる、半導体装置(1,3)。 - 前記オーミックコンタクト電極(16,39,42)は、原子数比でチタンの1.58倍以上6.33倍以下のアルミニウムを含有している、請求の範囲第1項に記載の半導体装置(1,3)。
- 前記SiC層(12)は、導電型がp型であるp型領域(18)をさらに含み、
前記オーミックコンタクト電極(16)は、前記n型領域(14)に接触する領域から前記p型領域(18)に接触する領域にまで延在するように配置されている、請求の範囲第1項に記載の半導体装置(1)。 - 前記SiC層(34)に接触して配置され、前記電極(61,63)とは異なる他の電極(62)をさらに備え、
前記SiC層(34)は、導電型がp型であるp型領域(36)をさらに含み、
前記他の電極(62)は、前記p型領域(36)と接触して配置され、チタン、アルミニウムおよび珪素を含有し、前記オーミックコンタクト電極(39,42)とは異なる他のオーミックコンタクト電極(41)を含んでいる、請求の範囲第1項に記載の半導体装置(3)。 - 前記他のオーミックコンタクト電極(41)は、原子数比でチタンの1.58倍以上6.33倍以下のアルミニウムを含有している、請求の範囲第4項に記載の半導体装置(3)。
- 基板(11,31)を準備する工程と、
前記基板(11,31)上に、炭化珪素からなり、導電型がn型であるn型領域(14,35,37)を含むSiC層(12,34)を形成する工程と、
前記SiC層(12,34)に接触するように、電極(22,61,63)を形成する工程とを備え、
前記電極(22,61,63)を形成する工程は、前記n型領域(14,35,37)と接触して配置され、チタン、アルミニウムおよび珪素を含むオーミックコンタクト電極(16,39,42)を形成する工程を含んでいる、半導体装置(1,3)の製造方法。 - 前記オーミックコンタクト電極(16,39,42)を形成する工程は、
前記n型領域(14,35,37)上にチタンからなるTi層(51)を形成する工程と、
前記Ti層(51)上にアルミニウムからなるAl層(52)を形成する工程と、
前記Al層(52)上に珪素からなるSi層(53)を形成する工程と、
前記Ti層(51)、前記Al層(52)および前記Si層(53)を加熱することにより、チタン、アルミニウムおよび珪素を含む合金を生成させる工程とを有している、請求の範囲第6項に記載の半導体装置(1,3)の製造方法。 - 前記Al層(52)を形成する工程では、前記Ti層(51)の厚みの1.5倍以上6倍以下の厚みを有する前記Al層(52)が形成される、請求の範囲第7項に記載の半導体装置(1,3)の製造方法。
- 前記合金を生成させる工程では、不活性ガスと水素との混合ガス中において前記Ti層(51)、前記Al層(52)および前記Si層(53)が加熱される、請求の範囲第7項に記載の半導体装置(1,3)の製造方法。
- 前記オーミックコンタクト電極(16)を形成する工程は、前記合金を生成させる工程よりも前に、前記Si層(53)上に、白金からなるPt層(55)を形成する工程をさらに有している、請求の範囲第7項に記載の半導体装置(1)の製造方法。
- 前記オーミックコンタクト電極(39,42)を形成する工程は、
前記n型領域(35,37)上にチタン、アルミニウムおよび珪素を含む混合層(54)を形成する工程と、
前記混合層(54)を加熱することにより、チタン、アルミニウムおよび珪素を含む合金を生成させる工程とを有している、請求の範囲第6項に記載の半導体装置(3)の製造方法。 - 前記混合層(54)を形成する工程では、原子数比でチタンの1.58倍以上6.33倍以下のアルミニウムを含有する前記混合層(54)が形成される、請求の範囲第11項に記載の半導体装置(3)の製造方法。
- 前記合金を生成させる工程では、不活性ガスと水素との混合ガス中において前記混合層(54)が加熱される、請求の範囲第11項に記載の半導体装置(3)の製造方法。
- 前記オーミックコンタクト電極(39,42)を形成する工程は、前記合金を生成させる工程よりも前に、前記混合層(54)上に、白金からなるPt層(55)を形成する工程をさらに有している、請求の範囲第11項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記SiC層(12)を形成する工程では、導電型がp型であるp型領域(18)をさらに含むSiC層(12)が形成され、
前記オーミックコンタクト電極(16)を形成する工程では、前記n型領域(14)に接触する領域から前記p型領域(18)に接触する領域にまで延在するように、前記オーミックコンタクト電極(16)が形成される、請求の範囲第6項に記載の半導体装置(1)の製造方法。 - 前記SiC層(34)に接触するように、前記電極(61,63)とは異なる他の電極(62)を形成する工程をさらに備え、
前記SiC層(34)を形成する工程では、導電型がp型であるp型領域(36)をさらに含むSiC層(34)が形成され、
前記他の電極(62)を形成する工程は、前記p型領域(36)と接触して配置され、チタン、アルミニウムおよび珪素を含有し、前記オーミックコンタクト電極(39,42)とは異なる他のオーミックコンタクト電極(41)を形成する工程をさらに含み、
前記オーミックコンタクト電極(39,42)を形成する工程と前記他のオーミックコンタクト電極(41)を形成する工程とは同時に実施される、請求の範囲第6項に記載の半導体装置(3)の製造方法。
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