电力用半导体器件制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种电力用半导体器件，在高温工作中难以发生布线的金属材料与连接到半导体区上的电极等的反应而且在高温工作中难以发生变形。为了达到该目的，根据本发明专利技术的电力用半导体器件是ＳｉＣ功率器件等的电力用半导体器件，在源区（４）等的半导体区之上形成的源电极（１１）上形成了包含Ｐｔ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ中的至少一种的第１金属层（１４）。在第１金属层（１４）上形成了包含Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ中的至少一种的第２金属层（１５）。在第２金属层（１５）上形成了包含Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ中的至少一种的第３金属层（１６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为功率器件的电力用半导体器件。技术背景近年来，从节省能量的观点来看，越来越要求功率器件的特性改善。因此，除了以前的使用Si (硅)的功率器件外，作为下一代的高 耐压、低损耗的功率开关元件，认为使用SiC (碳化硅)的功率器件是有希望的。再有，在功率器件中，有金属-绝缘体(例如硅氧化物)-半导体(MIS (例如MOS))结构的场效应晶体管(FET)或肖特 基二极管等。在例如使用SiC的MOSFET中，采用按以前的4吏用Si (珪)的 MOSFET的元件结构为基准的元件结构。由于SiC与Si相比带隙大， 故在SiC-MOSFET中，与在不到200。C工作的以前的Si - MOSFET 相比，可进行高温下的工作。在专利文献1~5中，公开了关于使用 SiC的半导体器件的技术。专利文献1:日本专利特开2005 - 310902号>^报 专利文献2:日本专利特开平9 - 22922号公报 专利文献3:日本专利特开2006 - 32456号公净艮 专利文献4:日本专利特开2000 - 101099号公报 专利文献5:日本专利特开2005 - 268430号>^才艮 在功率器件中，作为布线的金属材料，以往使用了 Al(铝)或 包含了 Al与Si、 Cu (铜)、Ti (钬)、Pd (钯)等的合金的以Al 为主要成分的Al系材料。但是，在采用了 Al系材料作为布线的金属 材料的情况下，在超过200。C的高温工作中，发生该金属材料与和半硅膜等的反应或发生该金属材料表面的氧化，元件的可靠性容易恶 化。考虑上述那样的AI系材料的问题，在上述专利文献l中提出了 使用Cu系材料作为SiC功率器件中的布线金属。但是，Cu的热膨胀 系数是17x10-6k—1。该值与Si (热膨胀系数4.2xlO'6lC1)或SiC (热 膨胀系数3.7xl(^K")等的半导体材料差别较大。因此，如果使用Cu 系材料作为使用Si或SiC的功率器件中的布线金属材料，则在高温工 作时在功率器件中发生变形，有时元件的可靠性成为问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的在于实现作为功率器件 的电力用半导体器件，该电力用半导体器件在高温工作中难以发生布 线的金属材料与连接到半导体区上的电极等的反应且在高温工作中 难以产生变形。本专利技术是一种电力用半导体器件，具备具有表面的半导体层； 以在上述半导体层的上述表面的至少一部分上露出的方式在上述半 导体层内形成的、预定的导电类型的半导体区；在上述半导体区上形 成的第1绝缘膜;在上述半导体区上或上述第1绝缘膜上形成的电极； 在上述电极上形成的、而且包含Pt、 Ti、 Mo、 W、 Ta中的至少一种 的第l金属层；以及在上述第l金属层上形成的、而且包含Mo、 W、 Cu中的至少一种的第2金属层。根据本专利技术，具备包含Pt、 Ti、 Mo、 W、 Ta中的至少一种的第 l金属层和包含Mo、 W、 Cu中的至少一种的第2金属层。通过在第 2金属层中使用作为反应性小的材料的Mo、 W、 Cu的某一种，在将 第2金属层作为布线金属使用时，即使是高温工作，也难以发生在半 导体区上或第1绝缘膜上形成的电极与第2金属层的反应。此外，通 过在电极与第2金属层之间夹设作为反应性更小的材料的Pt、 Ti、 Mo、 W、 Ta的某一种的第l金属层，即使是高温工作，也可防止其 它的金属材料混入到电极中等的现象。此外，在第2金属层中使用包含Cu的金属层的情况下，通过夹设第l金属层，可緩和因半导体区 与第2金属层之间的热膨胀系数的差别引起的变形。于是，可实现在 高温工作中难以发生布线的金属材料与连接到半导体区上的电极等 的反应且在高温工作中难以产生变形的电力用半导体器件。#>据以下的详细的说明和附图，本专利技术的目的、特征、方面和优 点会变得更加明白。附图说明图l是示出根据实施方式l的电力用半导体器件的一部分的图。 图2是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图3是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图4是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图5是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图6是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图7是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图8是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图9是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图IO是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图ll是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图12是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图13是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的各制造工序的图。图14是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的变形例的图。 图15是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的变形例的图。 图16是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的变形例的图。 图17是示出根据实施方式1的电力用半导体器件的变形例的图。 图18是示出根据实施方式2的电力用半导体器件的一部分的图。 图19是示出根据实施方式2的电力用半导体器件的一部分的图。 图20是示出根据实施方式2的电力用半导体器件的一部分的图。具体实施方式 <实施方式1〉本实施方式的电力用半导体器件，是在半导体区上或半导体区上 的绝缘膜上形成的电极上形成包含Pt、 Ti、 Mo、 W、 Ta中的至少一 种的第l金属层、在第l金属层上形成包含Mo、 W、 Cu中的至少一 种的第2金属层、在第2金属层上形成包含Pt、 Mo、 W中的至少一 种的第3金属层的SiC功率器件。图l是示出根据本实施方式的电力用半导体器件的一部分的图。 再有，图1示出SiC功率器件(作为例子，n沟道SiCMOSFET)的 元件结构的最小单位(在本申请中称为元件单位结构)的剖面，根据 本实施方式的电力用半导体器件的结构为在图1的左右方向上折叠该 元件单位结构并连续而成。如图1中所示，在作为半导体衬底的n型低电阻SiC衬底1的 表面上利用外延生长形成了用于保持耐压的作为半导体层的n型SiC 漂移层2。 n型SiC漂移层2的层厚约为3~2(Him，掺杂浓度约为 lxl015~ 15xl015/cm3。在n型SiC漂移层2的表面上形成了 p型SiC区13和n型SiC耗尽区6。在p型SiC区13中包含p型SiC基区3和p型SiC集电 区5。再有，n型SiC耗尽区6与p型SiC基区3邻接。p型SiC集 电区5是p型SiC区13中与后述的源电极接触的部分。此外，在p 型SiC基区3的表面形成了既与n型SiC耗尽区6分离又与p型SiC 集电区5邻接的作为半导体区的n型SiC源区4。通过对n型SiC漂移层2进行离子注入和激活热处理，有选择 地形成p型SiC区13和n型SiC源区4。即，在n型SiC漂移层2 内形成作为半导体区的p型SiC区13和n型SiC源区4，使其在作 为半导体层的n型SiC漂移层2的表面的一部分上露出。p型SiC区13的层厚约为0.5 ~ 2pm，其掺杂浓度约为3xl017 ~ 20xl017/cm3。 n型SiC源区4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力用半导体器件，其特征在于，具备：　具有表面的半导体层（２）；　以在上述半导体层的上述表面的至少一部分上露出的方式在上述半导体层内形成的、预定的导电类型的半导体区（１３）；　在上述半导体区上形成的第１绝缘膜（８）；　在上述半导体区上或上述第１绝缘膜上形成的电极（９，１１）；　在上述电极上形成的、而且包含Ｐｔ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ中的至少一种的第１金属层（１４）；以及　在上述第１金属层上形成的、而且包含Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ中的至少一种的第２金属层（１５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大塚健一，三浦成久，今泉昌之，大森达夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]