碳化硅半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了包括欧姆电极的碳化硅半导体器件以及制造这种碳化硅半导体器件的方法，所述欧姆电极通过在不形成肖特基接触的情况下抑制碳沉积来实现与布线的粘附性的提高。具体地，在针对SiC半导体器件形成欧姆电极时，在SiC层(11)的一个主表面上形成由第一金属元素形成的第一金属层(12)。其间，在第一金属层的表面上形成由Si形成的Si层(13)，所述表面位于面对SiC层(11)的表面的相反侧上。由此形成的层压结构(10A)经受热处理。因此，可以在抑制电极的表面层上沉积碳原子以及在Si和SiC之间形成肖特基接触的同时得到包括具有与布线的良好粘附性的欧姆电极的碳化硅半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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I”)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I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I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I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I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PTLl :日本专利特开公布No. 7-99169
技术实现思路
技术问题然而，在如专利文献I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，专利技术人已发现问题，将如下描述这些问题。通常，Si用作SiC的肖特基电极。因此，当Si层或含有Si的合金层与SiC层接触时，Si没有如所期望地合金化并且会保留接触SiC。在这种情况下，这部分用作肖特基电极，从而影响碳化硅半导体器件的电特性。如果例如Si与构成合金层的Ni或Si层上存在的Ni层完全反应以形成合金(硅化物)，Si和SiC没有形成肖特基电极，由此实现如专利文献I中公开的良好欧姆电极的功能。然而，例如，当Si的量相对于Ni的量过多而与之反应时，或者当存在由于工艺条件变化导致Si的浓度局部高的区域时，沉积未反应的Si。在专利文献I所公开的结构中，沉积的这种Si可以直接接触SiC，以形成如上所述的肖特基接触。本专利技术是针对以上问题而做出的，并且目的在于提供一种碳化硅半导体器件以及用于制造这种碳化硅半导体器件的方法，该碳化硅半导体器件具有欧姆电极，通过防止碳沉积以便不形成肖特基接触来提高欧姆电极与布线的粘附性。解决问题的方法本专利技术中的制造碳化硅半导体器件的方法是一种制造具有欧姆电极的碳化硅半导体器件的方法。所述制造方法包括如下步骤形成由碳化硅制成的SiC层；在所述SiC层的一个主表面上形成第一金属层，所述第一金属层由一种第一金属兀素制成并且不含有碳原子；在所述第一金属层的与其面对所述SiC层的表面相反的表面上，形成Si层，所述Si层由硅(Si)制成并且不含有碳原子；以及对所述SiC层、所述第一金属层和所述Si层进行热处理，以形成欧姆电极。根据上述问题，第一金属层形成在SiC层和Si层之间，由此防止没有反应的Si和SiC层直接彼此接触形成肖特基接触。然而，优选地，第一金属元素由一种金属构成。尽管下文将详细描述，但这样是出于以下原因。也就是说，如果第一金属层由例如两种金属构成，则在热处理步骤开始时，根据条件，Si和第一金属层的两种金属中的一种彼此反应，gp，进行的是两种元素的反应。此后，根据条件，反应变成三种元素的反应，即Si和两种金属的反应。这样使得难以实现所需的反应状态。另外，当在热处理的步骤中升高温度时，由此形成在SiC层和Si层之间的第一金属层优先与Si层反应，以导致合金化(硅化)。这是因为Si和金属层之间反应的温度低于如上所述的SiC和金属层之间反应的温度。当构成第一金属层的第一金属元素通过这个反应完全消耗时，防止SiC和第一金属层之间发生反应。另一方面，即使当第一金属层中的金属元素在与Si层反应之后仍保留时，在第一金属层的上部(与SiC层相反的表面层)处形成其中Si层的Si和金属层的金属原子被合金化(被硅化)的层。这限制了在电极(通过第一金属层和Si层之间的反应形成欧姆电极)的表面(其中Si层的Si和金属层的金属原子被合金化(被硅化)的层的表面)上沉积C的现象，所述C是作为SiC层和第一金属层之间的反应的剩余物产生的。因此，可以防止由于C沉积在欧姆电极的表面层上而导致布线与欧姆电极的表面层的粘附性劣化。应该注意，“不含有碳原子”的第一金属层(或Si层)是指均基本上不含有碳原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：玉祖秀人，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：