[发明专利]碳化硅半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅半导体器件以及制造碳化硅半导体器件的方法，更具体来讲，涉及凭借其提高电极和布线之间的粘附性的碳化硅半导体器件以及制造碳化硅半导体器件的方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是一种宽带隙半导体，正作为实现高频功率器件和耐热、防辐射器件的材料而引起注意。因为可以使用与由硅(Si)形成氧化物膜的方法相同的方法由碳化硅形成氧化物膜(SiO₂)，所以已对诸如MOSFET的碳化硅半导体器件积极进行研究。另外，与Si的带隙和电介质击穿电场强度相比，SiC具有更宽的带隙和更大的电介质击穿电场强度。因此，例如，与采用Si的半导体器件的切换特性和击穿电压相比，采用SiC的半导体器件可以实现更优良的切换特性和更大的击穿电压。

通常，在这种SiC半导体器件中，提供布线(焊盘)，以有助于从其衬底上形成的电极提取电信号。这种布线不仅用在SiC半导体器件中而且用在Si半导体器件中，以便平滑地与外部组件交换电信号。

图35是示出常规SiC半导体器件中电极与布线之间的状态的示意性横截面图。如图35中所示，在SiC半导体器件99A中，SiC半导体衬底99具有上面提供有电极98的一个主表面。在SiC半导体器件99A中，碳97可以沉积在电极98与SiC半导体衬底99相对的主表面上。在此，电极98是与SiC半导体衬底99形成欧姆接触的欧姆电极。应该注意，术语“主表面”是指构成表面的平坦表面之中具有最大面积的表面。由此沉积的碳(C)97阻碍在电极98与SiC半导体衬底99相对的主表面上形成布线96时，阻碍在存在碳97的区域中布线96直接接触电极98。因此，碳97使电极98和布线96之间的粘附性劣化。这导致诸如布线96与电极98分离的失败，由此影响SiC半导体器件99A的耐久性和电特性。

为了解决上述问题，例如，考虑的是利用在SiC衬底95上形成Ni和Si的合金层的结构，如在日本专利特开公布No.7-99169(下文中，被称作“专利文献1”)中公开的。图36是示出在SiC半导体层上形成Ni和Si的合金层的结构的示意性横截面图。专利文献1公开了在图36所示的电子器件95A中，Ni-Si合金层94形成在SiC衬底95上，然后经受热处理，以具有欧姆电极的功能。另外，专利文献1公开了通过对经由在SiC衬底95上形成Si层并且在Si层上形成Ni层而得到的堆叠结构提供热处理来形成欧姆电极。

已知的是，以下面的方式形成图35所示的碳97。也就是说，在形成电极98的过程中的热处理造成构成电极98的金属与SiC半导体衬底99的SiC之间发生反应，由此从作为剩余物的SiC中产生C(碳)，C随后沉积在电极98的表面上。据此，为了实现欧姆接触，专利文献1公开了在SiC半导体衬底99的主表面上形成Ni-Si合金层94、金属(Ni)和Si的合金，由此形成图36所示的电子器件95A。专利文献1还公开了以下面的替选方式来形成图36中所示的电子器件95A：在SiC半导体衬底99的主表面上形成Si层，在Si层上提供Ni层，然后对它们执行热处理。

通常，Si和金属的硅化(合金化)的反应温度低于SiC和金属的合金化的反应温度。由于以下原因，造成Si和金属的反应温度被视为较低。也就是说，对于SiC和金属的硅化反应，需要断开SiC中的Si和C之间的键。另一方面，对于Si和金属的硅化反应，不需要断开键。因此，Si和金属之间进行硅化反应所需的能量变得更小。

因此，在升高温度以提供热处理的同时，在所述结构中的上侧(图36中的SiC衬底95的上表面侧)处，Si和Ni的反应继续进行。当Si和Ni的反应继续进行以完成硅化反应时，防止了由SiC的Si与Ni的反应导致的硅化反应，由此防止由于SiC的Si和Ni之间的反应导致产生C。因此，C最不可能到达所述结构的最上表面(图36中的Ni-Si合金层的最上表面)。因此，考虑到在欧姆电极的表面上基本上没有沉积C。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利特开公布No.7-99169

发明内容

技术问题

然而，在如专利文献1中公开地在SiC衬底95上形成Ni-Si合金层94(含有Si的合金层)或Si层的情况下，SiC半导体层和含有Si的层彼此直接接触。在这种情况下，发明人已发现问题，将如下描述这些问题。