[发明专利]SiC半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及SiC半导体器件的制造方法及利用该制造方法制造的SiC半导体器件。特别是，涉及均匀的背面电极的形成方法。

背景技术

以往，作为功率器件使用的半导体器件主要使用硅作为半导体材料，但带隙比硅要宽的宽带隙的半导体即碳化硅(SiC)具有如下物性值：与硅相比热传导率是其3倍，最大电场强度是其10倍，电子的漂移速度是其2倍，因此作为绝缘破坏电压高且能够以低损耗进行高温动作的功率器件，近年来各机构对其应用进行了大量的研究。这种功率器件的结构主要为在背面侧具有背面电极的纵向型半导体器件，该背面电极具备低电阻的欧姆电极。对于背面电极可使用各种材料和结构，而作为其中之一，提出了钛层和镍层和银层的层叠体(例如，参照下述专利文献1)、钛层和镍层和金层的层叠体(例如，参照下述专利文献2)等。

在以肖特基势垒二极管为代表的使用SiC的纵向型半导体器件中，使用了如下方法：在SiC基板上形成镍层之后，通过加热形成硅化镍层，在SiC基板与硅化镍层之间形成欧姆接触(例如，参照下述专利文献1和下述专利文献2)。

另外，作为形成欧姆电极的方法，提出了在SiC基板上形成多个金属(Ni、Ti、Al)的层叠膜之后，在700℃到1100℃的温度下进行加热处理的方案，示出了最优选为在800℃的温度下可得到欧姆特性(例如，参照下述专利文献3)。另外，提出了通过向SiC基板的背面照射激光从而在低温处理中形成欧姆电极的方案(例如，参照下述专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007－184571号公报

专利文献2：日本专利特开2010－86999号公报

专利文献3：日本专利特开2005－277240号公报

专利文献4：日本专利特开2008－135611号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，由上述专利文献3、上述专利文献4那样的现有技术得到的欧姆电极存在如下问题：接触电阻的偏差较大，无法得到良好的正向电压降(Vf)特性。

在上述专利文献4所记载的SiC半导体器件用背面电极的制造方法中，在SiC基板上形成镍层之后，使用KrF准分子激光器(248nm)进行0.9J/cm²的强度的激光照射，从而形成硅化镍层，在SiC基板与硅化镍层之间形成有欧姆接触。

根据上述专利文献1可知，硅化镍通过由下述(1)式所示的反应式表示的固相反应生成。

Ni+2SiC→NiSi₂+2C···(1)

例如，上述专利文献1中记载了：在SiC基板上形成镍层之后，通过加热形成硅化镍层以在SiC基板与硅化镍层之间形成有欧姆接触的制造方法中，对于上述加热，在Ar气体气氛中，以1000℃的温度，进行两分钟的急速加热。

然而，若上述(1)式所示的反应式的固相反应未均匀地进行，则欧姆接触电阻会发生偏差，存在如下问题：在所制造的SiC半导体器件中无法得到良好的Vf特性。

本发明用于解决上述问题，其目的在于，提供一种新的SiC半导体器件的制造方法：对包含镍和钛的层进行加热以形成包含碳化钛的均匀的硅化镍层，并且提供一种背面电极结构的背面接触电阻足够低、且均匀的SiC半导体器件。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明为了达到上述目的，具有如下特征。

本发明是一种在SiC半导体上形成电极结构的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述SiC半导体上形成包含镍和钛的层之后，通过加热来生成具有碳化钛的硅化镍层，在具有所述碳化钛的硅化镍层上形成金属层，从而形成所述电极结构。优选为，所述加热在1100℃以上1350℃以下的条件下进行。优选为，所述加热在升温速度10℃/分钟以上1350℃/分钟以下、加热保持时间0分钟以上120分钟以下的条件下进行。

作为具体示例，本发明的半导体器件作为电极结构，具有由包含碳化钛的硅化镍层的欧姆电极和金属层的背面电极构成的背面电极结构，且具有由肖特基电极和表面电极构成的表面电极结构。另外，作为具体示例，所述电极结构为如下的电极结构：在SiC半导体上，从靠近所述SiC半导体的一侧开始依次层叠有包含碳化钛的硅化镍层、钛层、镍层、金层。另外，包含所述碳化钛的硅化镍层从靠近所述SiC半导体的一侧开始依次层叠有硅化镍层、碳化钛层。

本发明的半导体器件的特征在于，是具有利用所述制造方法形成的电极结构的半导体器件。