JP5613640B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5613640B2 JP5613640B2 JP2011195979A JP2011195979A JP5613640B2 JP 5613640 B2 JP5613640 B2 JP 5613640B2 JP 2011195979 A JP2011195979 A JP 2011195979A JP 2011195979 A JP2011195979 A JP 2011195979A JP 5613640 B2 JP5613640 B2 JP 5613640B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- type
- type impurity
- impurity region
- sic
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 59
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 43
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 218
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 215
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 117
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 claims description 116
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 116
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 55
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 41
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 29
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 29
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 26
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 89
- 230000008569 process Effects 0.000 description 32
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 21
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 15
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 1
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H01L29/7806—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
- H01L21/048—Making electrodes
- H01L21/0485—Ohmic electrodes
-
- H01L29/0619—
-
- H01L29/0834—
-
- H01L29/086—
-
- H01L29/0878—
-
- H01L29/1095—
-
- H01L29/1608—
-
- H01L29/41741—
-
- H01L29/6606—
-
- H01L29/66068—
-
- H01L29/7395—
-
- H01L29/7802—
-
- H01L29/868—
-
- H01L29/872—
-
- H01L29/45—
-
- H01L29/47—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
本発明の実施の形態は半導体装置の製造方法に関する。
次世代以降のパワー半導体デバイス材料として、炭化珪素(以下、SiCとも表記)が注目されている。SiCは、シリコン(以下、Siとも表記)に比較して、約10倍の破壊電界強度、および約3倍の熱伝導率を併せて備えており、Siパワーデバイスでは実現不可能な、低損失かつ高温動作可能なパワー半導体デバイスを実現することを可能にする。
例えば、高耐圧パワーMOSFETは、低オン抵抗および高耐圧であり、しかも高速スイッチングを実現できる。このため、スイッチング電源等のパワー回路のスイッチング素子として広く用いられている。高耐圧パワーMOSFETの素子構造は、基板表面にソース電極、ゲート電極およびウェル電極を形成し、基板裏面にドレイン電極を形成する縦型MOSFET構造である。そして、チャネル形成領域(ウェル領域)およびソース領域をそれぞれ、イオン注入を用いて基板表面に形成するDouble Implantation MOSFET(以下DIMOSFETとも表記)構造が、簡便に精度良くチャネル領域を形成できる優れたデバイス構造であり、並列動作にも適している。
SiC基板を用いたDIMOSFETを形成する場合、このデバイスを電気回路等と接続するための電極をオーミック接触とすることが望まれている。しかしながら、一般的に用いられる六方晶単結晶のSiC基板は、積層周期が4の4H−SiC構造をとり、そのエネルギーバンドギャップが3.26eVとSiの3倍である。このため、電極金属との間でオーミックコンタクトを形成することが困難である。
n型MOSFETの場合には、ソースおよびドレインのn+領域に対するオーミックコンタクトと同時に、ウェル領域に接続するp+領域に対するオーミックコンタクトを実現することが望まれる。
T. Tanimoto et al., Material science Forum Vols.679−680(2011), pp.465−468
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、SiC基板上に形成されたデバイスに対して、低温の熱工程にて良好なオーミック特性を備える電極を実現する半導体装置の製造方法を提供することにある。
実施の形態の半導体装置の製造方法は、炭化珪素(SiC)で形成されるn型不純物領域上およびp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、前記n型不純物領域上の前記金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、第1の熱処理を行い、前記p型不純物領域上の前記金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、前記第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行うことを特徴とする。
SiCに対して、比較的抵抗の低いオーミックコンタクト抵抗を実現できる方法として、ニッケルシリサイドを電極部分に形成する方法が知られている。ニッケルシリサイド層はニッケル(Ni)をコンタクト領域のSiC基板表面に成膜し、その後に熱処理を行なうことで形成される。しかしながら、ニッケルシリサイド電極を用いたオーミック電極を形成する際に必要な高温熱処理が、デバイス特性を劣化させてしまうことが問題となる。
上記の方法でニッケルシリサイド電極を形成する場合、良好なオーミック特性を得るためには、900℃以上の熱処理が必要とされる。これはニッケルシリサイド/SiC界面の電子に対するショットキー障壁高さを低減するために、900℃以上の熱工程が必要であるからである。
しかしながら、SiC−MOSFETにおいて、ソース、ドレインおよびウェルのそれぞれに対してオーミック電極を形成する場合に、このような高温熱処理を行うとゲート絶縁膜の信頼性の劣化、チャネル移動度の低下を招いてしまい、素子が正常に動作しなくなってしまうおそれがある。このような、ゲート絶縁膜やチャネル領域の特性を劣化させずに、オーミック電極を形成する場合に許容される最大の熱処理温度は800℃以下であり、好ましくは700℃以下のプロセスが必要とされている。
また、例えば、整流素子であるSchottky barrier diodeでも、良好なオーミックコンタクトを低温の熱履歴で実現することが必要とされている。具体的には、Merged PiN and Schottky構造の場合、サージ電流を流すためにp型層にp型オーミック電極を形成し、接合終端領域端部のn型チャネルストップ層にn型オーミック電極を形成する。接合終端領域はSiC上に酸化膜が形成されている。電極の高温アニールによって、酸化膜とSiCの界面が荒れると空乏層の広がりに影響をあたえて、耐圧低下、リーク電流増加、信頼性低下などの問題を引き起こす。これを防止するため、酸化膜とSiC界面の荒れを生じさせない熱処理温度範囲でのオーミック電極形成が望まれる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、炭化珪素(SiC)で形成されるn型不純物領域上およびp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、n型不純物領域上の金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、第1の熱処理を行い、p型不純物領域上の金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行う。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、炭化珪素(SiC)で形成されるn型不純物領域上およびp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、n型不純物領域上の金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、第1の熱処理を行い、p型不純物領域上の金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行う。
より詳細には、第1のn型炭化珪素層と、第1のn型炭化珪素層よりもn型不物濃度の低い第2のn型炭化珪素層を有する半導体基板を準備し、第2のn型炭化珪素層に第1のp型不純物領域を形成し、第2のn型炭化珪素層にn型不純物領域を形成し、第1のp型不純物領域に接続され第1のp型不純物領域よりも深さが浅くp型不純物濃度の高い第2のp型不純物領域を形成し、第2のn型炭化珪素層、第1のp型不純物領域、n型不純物領域の表面にまたがるゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、n型不純物領域および第2のp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、n型不純物領域上の金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、第1の熱処理を行い、第2のp型不純物領域上の金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行う。
図2は、本実施の形態の製造方法で製造されるDIMOSFETの模式断面図である。図2に示すように、DIMOSFET100には、n+型SiC層(第1のn型炭化珪素層)10aと、n+型SiC層10aよりもn型不物濃度の低いn−型SiC層(第2のn型炭化珪素層)10bで構成される4H−SiCのSiC基板10が用いられる。
n+型SiC層10aは、例えば、不純物濃度5×1018〜1×1019cm−3程度の、例えばN(窒素)をn型不純物として含む。n+型SiC層はDIMOSFET100のドレイン領域として機能する。
また、n−型SiC層10bは、例えば、n+型SiC層10a上にエピタキシャル成長法を用いて形成される。例えば、n型不純物の不純物濃度は5×1015〜2×1016cm−3程度である。n−型SiC層10bの厚さは、例えば5〜20μm程度である。
n−型SiC層10bには、p型SiC領域(第1のp型不純物領域)12が形成されている。pSiC領域12は、DIMOSFET100のウェル領域またはチャネル領域として機能する。p型SiC領域12の不純物濃度は、例えば、5×1016〜2×1018cm−3程度である。
また、n−型炭化珪素層10bには、p型SiC領域12に囲まれるようにn+型SiC領域(n型不純物領域)14が形成されている。n+型SiC領域14は、DIMOSFET100のソース領域として機能する。
その接合深さは、0.05μm〜10μmの範囲であり、p型SiC領域12の接合深さよりも浅い。n+型SiC領域14の不純物は、例えば、窒素(N)もしくはリン(P)、もしくはそれら両方であり、例えば、不純物濃度は1×1019〜3×1021cm−3程度であることが望ましい。
また、n−型SiC層10bには、p型SiC領域12に囲まれ、p型SiC領域12に接続され、n+型SiC領域14に接するp+型SiC領域(第2のp型不純物領域)16が形成されている。p+型SiC領域16は、DIMOSFET100のウェル接続領域として機能する。
p+型SiC領域16の深さは、p型SiC領域12よりも浅い。また、p+型SiC領域16の不純物は、ボロン(B)もしくはアルミニウム(Al)、もしくはその両方である。不純物濃度は1×1019〜3×1021cm−3程度であることが望ましい。
n+型SiC領域14およびp+型SiC領域16上には、ニッケルシリサイド領域(ニッケルシリサイド膜)18が形成されている。ニッケルシリサイド領域18はDIMOSFET100のソース電極およびウェル電極として機能する。
ニッケルシリサイド領域18の膜厚は、例えば、0.001μm〜0.2μmの範囲であり、n+型SiC領域14やp+型SiC領域16の深さよりも浅い。ニッケルシリサイド領域18の膜厚は、ソース電極のシート抵抗低減の観点からは、厚い方がよい。これは、ニッケルシリサイドの比抵抗は、n+型SiC領域14よりも1桁以上低いからである。
一方で、ニッケルシリサイド領域18の膜厚を厚くし、n+型SiC領域14が薄くなると、接合リーク電流が増大し、デバイス特性を劣化させてしまうおそれがある。この点を鑑みると、n+型SiC領域14の厚さ(接合深さ)は、10nm以上は確保することが望ましく、20nm以上であることがより望ましい。
ニッケルシリサイド膜の耐熱性を鑑みると、ニッケルシリサイド領域18は30nm以上であることが好ましい。これ以下の膜厚の場合には、シリサイド化の熱工程において600℃以上の熱工程が付加される場合には、ニッケルシリサイド膜の凝集が生じて、デバイス歩留りの劣化およびシート抵抗値上昇に伴うデバイス性能の劣化が生じるおそれがある。
ニッケルシリサイド領域18とn+型不純物領域14の界面には、n型不純物のリン(P)が偏析している。これにより、ニッケルシリサイド領域18とn+型不純物領域14の間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック特性が向上している。
また、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の界面には、p型不純物のアルミニウム(Al)が偏析している。これにより、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック特性が向上している。
第2のn型SiC層10b、p型SiC層12、n+型SiC領域14の表面にまたがって、連続的にゲート絶縁膜20が形成されている。ゲート絶縁膜20には、例えば、シリコン酸化膜やhigh−k絶縁膜、およびそれらを窒化したものが適用可能である。
そして、ゲート絶縁膜20上には、ゲート電極22が形成されている。ゲート電極22には、例えば、多結晶シリコン等が適用可能である。ゲート電極22上には、例えば、シリコン酸化膜で形成される層間絶縁膜24が形成されている。
また、n+型SiC層10a上、すなわちSiC基板10の裏面側には、例えば、ニッケルシリサイドのドレイン電極30が形成されている。
次に、図2に示す本実施の形態のDIMOSFET100の製造方法について説明する。図1は本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。また、図3〜図7は、本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す模式工程断面図である。
まず、4H−SiCのn+型SiC層(第1のn型炭化珪素層)10aと、n+型SiC領域10aよりもn型不物濃度の低い4H−SiCのn−型SiC層(第2のn型炭化珪素層)10bで構成されるSiC基板(半導体基板)を準備する。
次に、n−型SiC層10bに、例えば、Alのイオン注入と活性化の熱処理(アニール)により、p型不純物領域(第1のp型不純物領域)12を形成する。また、n−型SiC層10bに、例えば、Pのイオン注入と活性化の熱処理(アニール)により、n+型SiC領域(n型不純物領域)14を形成する。
次に、n−型SiC層10bに、p型SiC領域12に接続され、p型SiC領域12よりも深さが浅く、p型SiC領域12よりもp型不純物濃度の高いp+型SiC領域(第2のp型不純物領域)16を形成する。p+型SiC領域16は、例えば、Alのイオン注入と活性化の熱処理(アニール)により形成する。
次に、公知の方法により、n−型SiC層10b、p型SiC領域12、n+型SiC領域14の表面にまたがるゲート絶縁膜20を形成する。そして、ゲート絶縁膜20上にゲート電極22および層間絶縁膜24を形成する。
次に、n+型SiC領域(n型不純物領域)14およびp+型SiC領域(第2のp型不純物領域)上にニッケルシリサイド領域(ニッケルシリサイド膜)18を形成する(S1、図3)。ニッケルシリサイド領域18の形成は、例えば、以下の方法により行う。
まず、希フッ酸により前処理を行った後、n+型SiC領域(n型不純物領域)14およびp+型SiC領域(第2のp型不純物領域)16上に、スパッタ法により金属膜としてニッケル膜を堆積する。そして、例えば、600℃のアニールを行い、n+型SiC領域14およびp+型SiC領域16の炭化珪素とニッケル膜を反応させ、ニッケルシリサイド膜を形成する。その後、未反応のニッケル膜を、例えば、硫酸と過酸化水素水の混合溶液により除去し、ニッケルシリサイド領域18を形成する。
そして、n+型SiC層10a上、すなわちSiC基板10の裏面側にも、同様の方法で、ニッケルシリサイドのドレイン電極30を形成する。
次に、ニッケルシリサイド領域18が、その底面においてp+型SiC領域16と接する領域を覆うように、フォトレジスト32を用いてマスクパターニングを行う。そして、このレジストパターンを介して、リン(P)をニッケルシリサイド領域(ニッケルシリサイド膜)18中にイオン注入する(S2、図4)。すなわち、n+型SiC領域14上のニッケルシリサイド膜中に選択的にリン(P)をイオン注入する。
Pのイオン注入条件として、そのエネルギーは不純物がニッケルシリサイド膜内に注入される範囲であることが望ましい。n+型SiC領域14にPが注入される程にPイオンの加速エネルギーを上げることは望ましくない。もし、n+型SiC領域14にも不純物が添加された場合には、イオン注入ダメージによってn+型SiC領域14中に結晶欠陥が誘起され、接合特性を劣化させる原因となってしまうおそれがあるからである。
接合特性の劣化を回避するためには、イオン注入直後のPの深さ方向の濃度ピーク位置がニッケルシリサイド領域18の膜厚の1/2に相当する深さ以下の浅い領域になっていることが望ましい。
Pイオン注入の注入量は、ニッケルシリサイド領域/SiC界面へのPの偏析濃度を鑑みて決定すればよい。Pの注入量は好ましくは、1e14cm−2〜1e16cm−2の範囲であることが望まれる。
Pのイオン注入工程においては、イオン注入時の金属シリサイド膜へ印加される物理ダメージの低減、注入深さ分布制御、もしくはイオン注入によるNiの層間絶縁膜上への飛散を抑制するためにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜をニッケルシリサイド領域18の表面に形成して、イオン注入のスルー膜としても用いてもよい。上記スルー膜を用いて、ニッケルシリサイド膜の結晶構造破壊を抑制することによって、MOSFETの寄生抵抗の1つであるニッケルシリサイド膜のシート抵抗が低減される。
次に、フォトレジスト32を、アッシャー装置または専用の剥離溶液、もしくは、硫酸含有酸溶液を用いて剥離したのち、拡散熱処理として第1の熱処理(温度:T1)を行なう。この熱処理により、ニッケルシリサイド領域18中に添加されたPが基板奥方向に熱拡散し、ニッケルシリサイド/SiC界面に偏析した構造となる(S3、図5)。
Pの拡散熱処理である第1の熱処理は、500℃以上800℃以下であることが望ましい。500℃よりも低温の場合にはPの拡散係数が小さく基板方向へのPの拡散が生じにくい。800℃よりも高温の場合には、Pの表面方向への外方拡散が主となり、添加したPを効果的にニッケルシリサイド/SiC界面に導入できない。また、電極形成よりも先に同一基板上に形成されているゲート絶縁膜特性劣化の問題も誘発してしまうおそれがある。Pを短時間で効率よくニッケルシリサイド/SiC界面に導入するには、550℃以上700℃以下の熱処理温度範囲が望ましく、600℃以上700℃以下であることがより望ましい。
ニッケルシリサイド領域中に添加されたPは主にニッケルシリサイドの結晶粒界を介して、ニッケルシリサイド/SiC界面に拡散する。これは、ニッケルシリサイド結晶粒中に比較して、結晶粒界面の方が、Pの拡散係数が一桁以上大きいことが原因である。
したがって、Pの偏析を促進するためには、ニッケルシリサイドの結晶粒サイズを柱状もしくは小さくして、結晶粒界面を増やすことが有効である。例えば、ニッケル膜の形成前に、ゲルマニウム(Ge)、シリコン(Si)または希ガス元素のイオン注入を行い、n+型SiC領域14やp+型SiC領域16の炭化珪素をアモルファス化することで、後に形成されるニッケルシリサイド領域18の結晶粒界面を増やすことが可能である。
もっとも、この結晶粒界面の増大は、ニッケルシリサイド領域18のシート抵抗を増大させるおそれがある。このため、結晶粒サイズとその構造は、製造するデバイス特性に影響しない範囲において制御される必要がある。
なお、Pに加えて、ニッケルシリサイド/SiC界面に偏析し、その界面の電子状態や分布を変化させることで、ニッケルシリサイド/n+SiC界面のコンタクト抵抗を低減させる元素を添加してもかまわない。具体的には、Pに加えて、窒素(N)、ヒ素(As)、硫黄(S)、フッ素(F)、アンチモン(Sb)から選ばれる元素が適用可能である。
次に、ニッケルシリサイド領域18が、その底面においてn+型SiC領域14と接する領域を覆うように、フォトレジスト32を用いてマスクパターニングを行う。そして、このレジストパターンを介して、アルミニウム(Al)をニッケルシリサイド領域(ニッケルシリサイド膜)18中にイオン注入する(S4、図6)。すなわち、p+型SiC領域16上のニッケルシリサイド膜中に選択的にアルミニウム(Al)をイオン注入する。
Alのイオン注入条件として、そのエネルギーは不純物がニッケルシリサイド膜内に注入される範囲であることが望ましい。p+型SiC領域16にAlが注入される程にAlイオンの加速エネルギーを上げることは望ましくない。もし、p+型SiC領域16にも不純物が添加された場合には、イオン注入ダメージによってp+型SiC領域16中に結晶欠陥が誘起され、接合特性を劣化させる原因となってしまうおそれがあるからである。
接合特性の劣化を回避するためには、イオン注入直後のAlの深さ方向の濃度ピーク位置がニッケルシリサイド領域18の膜厚の1/2に相当する深さ以下の浅い領域になっていることが望ましい。
Alイオン注入の注入量は、ニッケルシリサイド領域/SiC界面へのAlの偏析濃度を鑑みて決定すればよい。Alの注入量は好ましくは、1e14cm−2〜1e16cm−2の範囲であることが望まれる。
Alのイオン注入工程においては、イオン注入時の金属シリサイド膜へ印加される物理ダメージの低減、注入深さ分布制御、もしくはイオン注入によるNiの層間絶縁膜上への飛散を抑制するためにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜をニッケルシリサイド領域18の表面に形成して、イオン注入のスルー膜としても用いてもよい。上記スルー膜を用いて、ニッケルシリサイド膜の結晶構造破壊を抑制することによって、MOSFETの寄生抵抗の1つであるニッケルシリサイド膜のシート抵抗が低減される。
次に、フォトレジスト32を、アッシャー装置または専用の剥離溶液、もしくは、硫酸含有酸溶液を用いて剥離したのち、拡散熱処理として第1の熱処理(温度:T1)よりも低温の第2の熱処理(温度:T2)を行なう。この熱処理により、ニッケルシリサイド領域18中に添加されたAl元素が基板奥方向に熱拡散し、ニッケルシリサイド/SiC界面に偏析した構造となる(S5、図7)。
Alの拡散熱処理である第2の熱処理は、300℃以上700℃以下であることが望ましい。300℃よりも低温の場合にはAlの拡散係数が小さく基板方向へのAlの拡散が生じにくい。700℃よりも高温の場合には、Alの表面方向への外方拡散が主となり、添加したAlを効果的にニッケルシリサイド/SiC界面に導入できない。また、電極形成よりも先に同一基板上に形成されているゲート絶縁膜特性劣化の問題も誘発してしまうおそれがある。Alを短時間で効率よくニッケルシリサイド/SiC界面に導入するには、350℃以上650℃以下の熱処理温度範囲が望ましく、500℃以上600℃以下であることがより望ましい。
ニッケルシリサイド領域中に添加されたAlは主にニッケルシリサイドの結晶粒界を介して、ニッケルシリサイド/SiC界面に拡散する。これは、ニッケルシリサイド結晶粒中に比較して、結晶粒界面の方が、その拡散係数が一桁以上大きいことが原因である。
したがって、上記Pの場合と同様、Alの偏析を促進するためには、ニッケルシリサイドの結晶粒サイズを柱状もしくは小さくして、結晶粒界面を増やすことが有効である。例えば、ニッケル膜の形成前に、ゲルマニウム(Ge)、シリコン(Si)または希ガス元素のイオン注入を行うことに、n+型SiC領域14やp+型SiC領域16の炭化珪素をアモルファス化することで、後に形成されるニッケルシリサイド領域18の結晶粒界面を増やすことが可能である。
もっとも、この結晶粒界面の増大は、ニッケルシリサイド領域18のシート抵抗を増大させるおそれがあるため、結晶粒サイズとその構造は、製造するデバイス特性に影響しない範囲において制御される必要がある。
なお、Alに加えて、ニッケルシリサイド/SiC界面に偏析し、その界面の電子状態や分布を変化させることで、ニッケルシリサイド/p+SiC界面のコンタクト抵抗を低減させる元素を添加してもかまわない。具体的には、Alに加えて、ボロン(B)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)から選ばれる元素が適用可能である。
図8は、本実施の形態の製造方法を用いて製造したDIMOSFETの不純物プロファイルである。図8(a)がニッケルサイド/n+SiC界面、すなわちn+コンタクト領域のPのプロファイル、図8(b)がニッケルサイド/p+SiC界面、すなわちp+コンタクト領域のAlのプロファイルである。PおよびAlの深さ方向分布をSIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)分析したものである。
なお、第1の熱処理温度(T1)は650℃、第2の熱処理温度(T2)は550℃に設定している。
本実施の形態の製造方法により、ニッケルシリサイド/SiC界面ではPとAlの偏析現象が生じており、1e1019cm−3以上のPおよびAlが検出された。このSIMS分析はニッケルシリサイド表面側から基板方向へ行なったものであり、ニッケルシリサイド/SiCの界面の深さ分解能はおおよそ10nmである。
実際には、ニッケルシリサイド/SiC界面はある原子面で区切られており、実際の界面不純物偏析密度は、一桁以上大きい値となっていると考えられる。Atom probe法や高分解能TEM分析技術を用いれば、原子レベルでの不純物の界面位置への偏析の様子や、その偏析濃度が高精度に分析される。
図9は、比較のため550℃の熱処理を行なった場合のPの深さ方向分布である。図1の工程フローにおいて、第1の熱処理(温度:T1)を省略し、第2の熱処理(温度:T2)のみを550℃で行なった場合である。ニッケルシリサイド/SiC界面のPの濃度は1e19cm−3以下であり、十分なPが界面に偏析していないことが分かる。
図10は、比較のため650℃の熱処理を行なった場合のAlの深さ方向分布である。図1の工程フローにおいて、第2の熱処理(温度:T2)のみを650℃で行なった場合である。Alのニッケルシリサイド/SiC界面における偏析による高濃度化は観察されない。これは、Alがニッケルシリサイドの表面方向へ外方拡散したためであると考えられる。
すなわち、図8に示したように両導電型のニッケルシリサイド/SiC界面にそれぞれに適切な不純物を偏析させるには、PとAlに対して、それぞれ適した熱処理をすることが必要であり、その順序は高温熱処理が必要なPの拡散熱処理(第1の熱処理)を先に行い、その後、もう一方のAlに対する低温の拡散熱処理(第2の熱処理)を行なうことが必要である。加えて、先に実施するPの高温の拡散熱処理は、もう一方のAlの添加前に行なう必要がある。
以上、本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、n+型コンタクト電極であるソース電極と、p+型コンタクト電極であるウェル電極のコンタクト抵抗が、低温の熱工程で低減されるとともにオーミック性が向上する。よって、特性に優れたDIMOSFETを製造することが可能となる。
(第2の実施の形態)
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、第1のn型炭化珪素層上にも金属シリサイド膜を形成し、第1のn型炭化珪素層上の金属シリサイド膜中にもリン(P)をイオン注入すること以外は、第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、第1のn型炭化珪素層上にも金属シリサイド膜を形成し、第1のn型炭化珪素層上の金属シリサイド膜中にもリン(P)をイオン注入すること以外は、第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
図11は、本実施の形態の製造方法で製造されるDIMOSFETの模式断面図である。本実施の形態のDIMOSFET200では、半導体基板10の裏面側、n+型SiC層(第1のn型炭化珪素層)10a上のドレイン電極30のニッケルシリサイド膜とn+型SiC層10aの界面に、n型不純物のリン(P)が偏析している。これにより、ドレイン電極30とn+型SiC層10aの間のコンタクト抵抗が低減されている。
図12、図13は、本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す模式工程断面図である。第1の実施の形態で示す図4の工程の後に、裏面のドレイン電極30のニッケルシリサイド膜中にPをイオン注入する(図12)。
次に、拡散熱処理として第1の熱処理(温度:T1)を行なう。この熱処理により、ニッケルシリサイド膜18中、および、ドレイン電極30のニッケルシリサイド膜に添加されたPが基板奥方向に熱拡散し、ニッケルシリサイド/SiC界面に偏析した構造となる(図13)。
Pのイオン注入や第1の熱処理等についての望ましい条件は、第1の実施の形態と同様である。
その後、第1の実施の形態の製造方法と同様の工程を経て図11のDIMOSFET200が形成される。
以上、本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、n+型コンタクト電極であるソース電極およびドレイン電極と、p+型コンタクト電極であるウェル電極のコンタクト抵抗が、低温の熱工程で低減されるとともにオーミック性が向上する。よって、さらに特性に優れたDIMOSFETを製造することが可能となる。
(第3の実施の形態)
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、DIMOSFETではなく、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)の製造方法である点で第1または第2の実施の形態の製造方法と異なっている。第1または第2の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、DIMOSFETではなく、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)の製造方法である点で第1または第2の実施の形態の製造方法と異なっている。第1または第2の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、p型炭化珪素層と、n型炭化珪素層を有する半導体基板を準備し、n型炭化珪素層に第1のp型不純物領域を形成し、n型炭化珪素層にn型不純物領域を形成し、第1のp型不純物領域に接続され第1のp型不純物領域よりも深さが浅くp型不純物濃度の高い第2のp型不純物領域を形成し、n型炭化珪素層、第1のp型不純物領域、n型不純物領域の表面にまたがるゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、n型不純物領域上および第2のp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、n型不純物領域上の金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、第1の熱処理を行い、第2のp型不純物領域上の金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行う。
さらに、p型炭化珪素層上にも金属シリサイド膜を形成し、第2の熱処理前にp型炭化珪素層上の金属シリサイド膜にもアルミニウム(Al)をイオン注入する。
図14は、本実施の形態の製造方法で製造されるIGBTの模式断面図である。図14に示すように、IGBT300は、p+型SiC層(p型炭化珪素層)10cと、n−型SiC層(n型炭化珪素層)10bで構成される4H−SiCのSiC基板10が用いられる。
p+型SiC層10cは、例えば、不純物濃度5×1018〜1×1019cm−3程度の、例えばAlをp型不純物として含む。p+型SiC層10cはIGBT300のコレクタ領域として機能する。
p+型SiC層10c上、すなわちSiC基板10の裏面側には、例えばニッケルシリサイドのコレクタ電極40が形成されている。
また、ニッケルシリサイド領域18は、IGBT300のエミッタ電極およびウェル電極として機能する。
本実施の形態のIGBT300では、ニッケルシリサイド領域18とn+型SiC領域14との界面に、n型不純物のリン(P)が偏析している。これにより、ニッケルシリサイド領域18とn+型不純物領域14の間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック性が向上している。
また、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の界面、および、コレクタ電極40のニッケルシリサイド膜とp+型SiC層10cとの界面には、p型不純物のアルミニウム(Al)が偏析している。これにより、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の間のコンタクト抵抗、コレクタ電極40のニッケルシリサイド膜とp+型SiC層間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック性が向上している。
図15、図16は、本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す模式工程断面図である。n+型SiC領域14上のニッケルシリサイド領域18中へのPのイオン注入と第1の熱処理(温度:T1)により、Pをニッケルシリサイド領域18とn+SiC領域14との界面に偏析させる。次に、p+型不純物領域16上のニッケルシリサイド領域18中にAlをイオン注入した後、裏面のコレクタ電極40のニッケルシリサイド膜中にもAlをイオン注入する(図15)。
次に、拡散熱処理として第2の熱処理(温度:T2)を行なう。この熱処理により、ニッケルシリサイド領域18中、および、コレクタ電極40のニッケルシリサイド膜中に添加されたAlが基板奥方向に熱拡散し、ニッケルシリサイド/SiC界面に偏析した構造となる(図16)。
P、Alのイオン注入や第1、第2の熱処理等についての望ましい条件は第1または第2の実施の形態と同様である。
上記工程により、図14のIGBT300が形成される。
以上、本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、n+型コンタクト電極であるエミッタ電極と、p+型コンタクト電極であるウェル電極およびコレクタ電極のコンタクト抵抗が、低温の熱工程で低減されるとともにオーミック性が向上する。よって、特性に優れたIGBTを製造することが可能となる。
(第4の実施の形態)
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、PiNダイオードの製造方法である点で、第1ないし第3の実施の形態と異なっている。n+型コンタクト電極およびp+型コンタクト電極のコンタクト形成プロセスの要部については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。したがって、第1ないし第3の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、PiNダイオードの製造方法である点で、第1ないし第3の実施の形態と異なっている。n+型コンタクト電極およびp+型コンタクト電極のコンタクト形成プロセスの要部については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。したがって、第1ないし第3の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
図17は、本実施の形態の製造方法で製造されるPiN(p−intrinsic−n)ダイオードの模式断面図である。図17に示すように、PiNダイオード400には、n+型SiC層10aと、n+型SiC層10aよりもn型不物濃度の低いn−型SiC層10bで構成される4H−SiCのSiC基板10が用いられる。
n+型SiC層10aはPiNダイオード400のカソード領域として機能する。n+型SiC層10a上にはニッケルシリサイド膜のカソード電極50が設けられる。
また、n−型SiC層10bにはp+型SiC領域16が形成されている。p+型SiC領域16は、PiNダイオード400のアノード領域として機能する。p+型SiC領域16上には、例えば、アルミニウム(Al)のアノード電極60が形成される。
本実施の形態のPiNダイオード400では、ニッケルシリサイド膜のカソード電極50とn+型SiC層10aとの界面に、n型不純物のリン(P)が偏析している。これにより、カソード電極50とn+型SiC層10aの間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック特性が向上している。
また、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の界面には、p型不純物のアルミニウム(Al)が偏析している。これにより、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック特性が向上している。
PおよびAlをニッケルシリサイド/SiC界面に偏析させる方法については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。
以上、本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、n+型コンタクト電極であるカソード電極と、p+型コンタクト電極であるアノード電極のコンタクト抵抗が、低温の熱工程で低減されるとともにオーミック性が向上する。よって、特性に優れたPiNダイオードを製造することが可能となる。
(第5の実施の形態)
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、MPS(Merged PiN and Schottky)ダイオードの製造方法である点で、第1ないし第3の実施の形態と異なっている。n+型コンタクト電極およびp+型コンタクト電極のコンタクト形成プロセスの要部については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。したがって、第1ないし第3の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、MPS(Merged PiN and Schottky)ダイオードの製造方法である点で、第1ないし第3の実施の形態と異なっている。n+型コンタクト電極およびp+型コンタクト電極のコンタクト形成プロセスの要部については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。したがって、第1ないし第3の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
図18は、本実施の形態の製造方法で製造されるMPSダイオードの模式断面図である。図18に示すように、MPSダイオード500には、n+型SiC層10aと、n+型SiC層10aよりもn型不物濃度の低いn−型SiC層10bで構成される4H−SiCのSiC基板10が用いられる。
n+型SiC層10aはMPSダイオード500のカソード領域として機能する。n+型SiC層10a上には、例えばニッケルシリサイド膜のカソード電極50が設けられる。
また、n−型SiC層10bには、p+型SiC領域16が形成されている。p+型SiC領域16は、サージ電流を流すためのPiN領域として機能する。p+型SiC領域16上には、ニッケルシリサイド領域18を介して、チタン(Ti)層60aとアルミニウム(Al)層60bの積層構造のアノード電極60が形成される。アノード電極60は、n−型SiC層10b上にも形成される。
また、n−型SiC層10bには、p+型SiC領域16が設けられるダイオード領域と絶縁膜24を挟んで、n+型SiC領域14が形成されている。n+型SiC領域14上にはニッケルシリサイド領域が形成されている。n+型SiC領域14は、MPSダイオード500の終端構造であるチャネルストップ層として機能する。n+型SiC領域14上には、ニッケルシリサイド領域18を介して、例えばアルミニウム(Al)の電極70が形成される。
本実施の形態のMPSダイオード500では、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の界面には、p型不純物のアルミニウム(Al)が偏析している。これにより、ニッケルシリサイド領域18とp+型不純物領域16の間のコンタクト抵抗が低減され、オーミック特性が向上している。
また、ニッケルシリサイド領域18とチャネルストップ層のn+型SiC領域14の界面に、n型不純物のリン(P)が偏析している。これにより、電極70とn+型SiC領域14の間のコンタクト抵抗が低減されている。
PおよびAlをニッケルシリサイド/SiC界面に偏析させる方法については、第1ないし第3の実施の形態と同様である。
なお、n−型SiC層10bとチタン(Ti)層60aとの接合は、ショットキー接合となっている。
MPSダイオードでは、接合終端領域はSiC上に酸化膜等の絶縁膜24が形成されている。コンタクト電極形成ための高温アニールによって、酸化膜とSiCの界面が荒れると空乏層の広がりに影響をあたえて、耐圧低下、リーク電流増加、信頼性低下などの問題を引き起こすおそれがある。本実施の形態によれば、低温の熱工程で、オーミック性の向上した電極の形成が可能となり効果的である。
以上、本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、n+型コンタクト電極である終端構造の電極と、p+型コンタクト電極を備えるアノード電極のコンタクト抵抗が、低温の熱工程で低減されるとともにオーミック性が向上する。よって、特性に優れたMPSダイオードを製造することが可能となる。
なお、図18中の絶縁膜24が形成された領域に接するSiC領域素子端部のSiC表面には、リサーフ構造等の電界緩和のための終端構造を適宜、デバイスの用途に応じて適用すればよい。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、半導体装置、半導体装置の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる半導体装置、半導体装置の製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
例えば、実施の形態においては、ニッケルシリサイドを電極の金属シリサイドとして用いる場合を例に説明しているが、金属シリサイド膜を形成のためにSiCと反応させる金属はニッケル(Ni)に限定されるものではない。熱処理に伴いSiCとの固相反応によりシリサイドを形成する金属をデバイスの形態により適宜もちいればよい。たとえば、Ni/TiやNi−Ti合金等、SiCとの反応との際にCと優先的に反応する金属との積層構造若しくは合金を用いてもよい。
また、SiCと金属との反応はシリコン(Si)と金属との反応温度よりも高く、製造されたデバイス特性を劣化させる場合がある。この場合、SiやGeなどを上記の金属に含有させて反応温度を低温化させてもいい。また金属とSiとの組成は、デバイスに必要とされる電極の仕事関数に併せて熱処理の温度や時間等を制御することで調整すればよい。用いる金属としては、Niの他に、例えば、Pd、Pt、Co、Ta、Hf、Zr、Tiが挙げられる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置の製造方法が、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
10 SiC基板(炭化珪素基板)
10a n+型SiC層(第1のn型炭化珪素層)
10b n−型SiC層(第2のn型炭化珪素層)
12 p型SiC領域(第1のp型不純物領域)
14 n+型SiC領域(n型不純物領域)
16 p+型SiC領域(第2のp型不純物領域)
18 ニッケルシリサイド領域
20 ゲート絶縁膜
22 ゲート電極
30 ドレイン電極
32 フォトレジスト
40 コレクタ電極
50 カソード電極
60 アノード電極
60a チタン(Ti)層
60b アルミニウム(Al)層
70 電極
100 DIMOSFET
200 DIMOSFET
300 IGBT
400 PiNダイオード
500 MPSダイオード
10a n+型SiC層(第1のn型炭化珪素層)
10b n−型SiC層(第2のn型炭化珪素層)
12 p型SiC領域(第1のp型不純物領域)
14 n+型SiC領域(n型不純物領域)
16 p+型SiC領域(第2のp型不純物領域)
18 ニッケルシリサイド領域
20 ゲート絶縁膜
22 ゲート電極
30 ドレイン電極
32 フォトレジスト
40 コレクタ電極
50 カソード電極
60 アノード電極
60a チタン(Ti)層
60b アルミニウム(Al)層
70 電極
100 DIMOSFET
200 DIMOSFET
300 IGBT
400 PiNダイオード
500 MPSダイオード
Claims (5)
- 炭化珪素(SiC)で形成されるn型不純物領域上およびp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、
前記n型不純物領域上の前記金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、
第1の熱処理を行い、
前記p型不純物領域上の前記金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、
前記第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1の熱処理の温度が550℃以上700℃以下であり、
前記第2の熱処理の温度が500℃以上600℃以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記金属シリサイド膜は、前記n型不純物領域上および前記p型不純物領域上に形成される金属膜と、前記n型不純物領域および前記p型不純物領域の炭化珪素との反応によって形成され、
前記金属膜の形成前にゲルマニウム(Ge)、シリコン(Si)または希ガス元素のイオン注入により、前記n型不純物領域および前記p型不純物領域の炭化珪素をアモルファス化することを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法。 - 前記金属シリサイド膜がニッケルシリサイド膜であることを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
- 第1のn型炭化珪素層と、前記第1のn型炭化珪素層よりもn型不物濃度の低い第2のn型炭化珪素層を有する半導体基板を準備し、
前記第2のn型炭化珪素層に第1のp型不純物領域を形成し、
前記第2のn型炭化珪素層にn型不純物領域を形成し、
前記第1のp型不純物領域に接続され前記第1のp型不純物領域よりも深さが浅くp型不純物濃度の高い第2のp型不純物領域を形成し、
前記第2のn型炭化珪素層、前記第1のp型不純物領域、前記n型不純物領域の表面にまたがるゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記n型不純物領域上および前記第2のp型不純物領域上に金属シリサイド膜を形成し、
前記n型不純物領域上の前記金属シリサイド膜中にリン(P)をイオン注入し、
第1の熱処理を行い、
前記第2のp型不純物領域上の前記金属シリサイド膜中にアルミニウム(Al)をイオン注入し、
前記第1の熱処理よりも低温の第2の熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011195979A JP5613640B2 (ja) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | 半導体装置の製造方法 |
US13/404,779 US8367507B1 (en) | 2011-09-08 | 2012-02-24 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011195979A JP5613640B2 (ja) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013058602A JP2013058602A (ja) | 2013-03-28 |
JP5613640B2 true JP5613640B2 (ja) | 2014-10-29 |
Family
ID=47604561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011195979A Expired - Fee Related JP5613640B2 (ja) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8367507B1 (ja) |
JP (1) | JP5613640B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130241007A1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | International Business Machines Corporation | Use of band edge gate metals as source drain contacts |
JP2014146748A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法並びに半導体基板 |
JP6003919B2 (ja) * | 2014-02-10 | 2016-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
WO2016030963A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 株式会社日立製作所 | 4h-SiC 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、その製造方法、および電力変換装置 |
JP6208106B2 (ja) * | 2014-09-19 | 2017-10-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
KR20160049140A (ko) * | 2014-10-24 | 2016-05-09 | 삼성전자주식회사 | 자기 메모리 소자 및 자기 메모리 소자의 제조 방법 |
WO2016075242A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Abb Technology Ag | Method for manufacturing a power semiconductor device |
DE102015120848B4 (de) * | 2015-12-01 | 2017-10-26 | Infineon Technologies Ag | Herstellen einer Kontaktschicht auf einem Halbleiterkörper |
JP6584940B2 (ja) * | 2015-12-11 | 2019-10-02 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
JP6922202B2 (ja) * | 2016-12-07 | 2021-08-18 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP6441412B2 (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-19 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP6896672B2 (ja) * | 2018-03-21 | 2021-06-30 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
TWI673870B (zh) * | 2018-10-09 | 2019-10-01 | 立錡科技股份有限公司 | 高壓元件及其製造方法 |
CN111009464B (zh) * | 2019-11-25 | 2023-02-03 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种SiC功率器件芯片栅氧化层的制造方法及功率器件 |
JP7478604B2 (ja) | 2020-06-26 | 2024-05-07 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5442200A (en) * | 1994-06-03 | 1995-08-15 | Advanced Technology Materials, Inc. | Low resistance, stable ohmic contacts to silcon carbide, and method of making the same |
JP3361061B2 (ja) * | 1998-09-17 | 2003-01-07 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
US6686255B2 (en) * | 2001-07-30 | 2004-02-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Amorphizing ion implant local oxidation of silicon (LOCOS) method for forming an isolation region |
JP3888330B2 (ja) * | 2003-04-23 | 2007-02-28 | 株式会社デンソー | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2006344804A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Seiko Epson Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2007184571A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-07-19 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置、炭化珪素半導体装置の製造方法、炭化珪素半導体装置中の遷移金属シリサイドと金属膜との接合体及び炭化珪素半導体装置中の遷移金属シリサイドと金属膜との接合体の製造方法 |
CN101578705B (zh) * | 2007-07-20 | 2012-05-30 | 松下电器产业株式会社 | 碳化硅半导体装置及其制造方法 |
WO2009157042A1 (ja) * | 2008-06-26 | 2009-12-30 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
KR101361424B1 (ko) * | 2009-06-26 | 2014-02-10 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체 장치의 제조 방법 |
-
2011
- 2011-09-08 JP JP2011195979A patent/JP5613640B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-02-24 US US13/404,779 patent/US8367507B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013058602A (ja) | 2013-03-28 |
US8367507B1 (en) | 2013-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5613640B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP5777455B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP5815882B2 (ja) | 半導体装置 | |
CN109841616B (zh) | 碳化硅半导体装置及碳化硅半导体装置的制造方法 | |
JP5102411B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2013058603A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US20120228631A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JPWO2004049449A1 (ja) | 半導体装置、およびその半導体装置を用いた電力変換器、駆動用インバータ、汎用インバータ、大電力高周波通信機器 | |
US20180294350A1 (en) | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
JP5408248B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
JP2012253108A (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
JP2011165902A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2015185700A (ja) | 半導体装置 | |
JP6183087B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
JP2017175115A (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 | |
US11881512B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device with silicon carbide body | |
US8994034B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2016063112A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US9502534B2 (en) | Preparation method for power diode | |
US8802552B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2014120641A (ja) | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 | |
JP6253133B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
JP2017147471A (ja) | 半導体装置 | |
JP6822088B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
JP7257423B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130909 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140812 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140814 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140908 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |