[发明专利]欧姆电极及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于p型SiC半导体的欧姆电极及其形成方法。更具体而言，本发明涉及用于p型SiC半导体的欧姆电极及其形成方法，所述欧姆电极具有表面平滑度得以改善并且其中Ti_(z)Si_(x)C_(y)中的x、y和z(z＝1-x-y)在规定范围内的欧姆电极层，所述欧姆电极层直接层叠在p型SiC半导体上。

背景技术

SiC单晶具有热和化学非常稳定、机械强度优异并且耐辐射的特征。此外，SiC单晶具有在例如介电击穿电压和热导率方面比硅(Si)单晶高的优异性能。用掺杂剂掺杂SiC单晶形成p型或n型导电载体，并且载体的电子特性容易通过调节用掺杂剂掺杂SiC单晶的方式来调节。SiC单晶具有宽的带隙(4H型单晶SiC具有约3.3eV的带隙，6H型单晶SiC具有约3.0eV的带隙)。因此，通过现有半导体材料如Si单晶或砷化镓(GaAs)单晶不能实现的高温、高频、击穿电压和环境耐性可以通过SiC单晶来实现。因此，期待SiC单晶作为下一代半导体材料。

另一方面，已知半导体器件的实际应用要求表现出良好欧姆性能的电极，即欧姆电极。表现出良好欧姆性能的电极是指表现出与电流的方向和电压的幅值无关地具有电流和电压之间线性(即没有非线性)的关系的电流-电压特性并且允许电流在两个方向上平稳流动。然而，在p型SiC半导体的情况下，目前尚未建立用于稳定地形成欧姆电极的技术。因此，已经提出了多种关于开发用于p型SiC半导体的欧姆电极的建议。

例如，日本专利申请公开1-20616(JP-A-1-20616)描述了一种方法，其中将Al和Si顺序层叠在p型SiC单晶上并随后进行热处理以形成欧姆电极。更具体而言，JP-A-1-20616描述了一种形成用于p型SiC半导体的电极的方法，其中将p型SiC单晶的载体浓度设定为等于或高于1×10¹⁷/cm³的值，并且将热处理温度设定为400℃至500℃。日本专利申请公开2003-86534(JP-A-2003-86534)描述了一种用于SiC半导体的欧姆电极，其通过将电极连接到第一反应层来形成，所述第一反应层通过热处理以膜的形式形成在p型SiC半导体衬底上并且包含C、Si、Al和与Si形成金属间化合物的磁性材料。JP-A-2003-86534还描述了一种形成用于SiC半导体的欧姆电极的方法，其包括将Al膜和Ni膜层叠到p型SiC半导体衬底上的第一步、在真空中实施热处理以形成第一反应层的第二步和将电极连接至第一反应层的第三步。

日本专利申请公开2008-78434(JP-A-2008-78434)描述了一种形成不包含诸如Al₄C₃、Ti₅Si₃Cx和TiC的副产物的半导体器件的方法。该方法包括形成与SiC半导体层接触的Ti层的第一步和将SiC半导体层和Ti层的温度升高至高于第一参考温度(Ti和Al在该温度下相互反应以产生Al₃Ti)并且低于第二参考温度(Al₃Ti和SiC在该温度下相互反应以产生Ti₃SiC₂)以及在Ti层上形成Al层的第二步。在第二步中，SiC半导体层的SiC与Al₃Ti相互反应以产生Ti₃SiC₂并且由此形成与SiC半导体欧姆接触的Ti₃SiC₂层。然而，前述公开并未描述热处理之后电极表面的平滑度。