炭化珪素半導体装置の製造方法
【課題】電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が低く、電極膜から配線導体素片が剥離しにくい炭化珪素半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】ｎ型炭化珪素基板またはｎ型炭化珪素領域１の表面に、ニッケル膜２と、酸化ニッケル膜３と、をこの順に積層し、酸化しない状態で熱処理をおこなう。熱処理をおこなうことで、ニッケル膜２の一部がニッケルシリサイド膜４となる。つぎに、酸化ニッケル膜３を塩酸溶液で除去し、ニッケルシリサイド膜４の表面にニッケルアルミ膜５と、アルミニウム膜６と、をこの順に積層する。
【解決手段】ｎ型炭化珪素基板またはｎ型炭化珪素領域１の表面に、ニッケル膜２と、酸化ニッケル膜３と、をこの順に積層し、酸化しない状態で熱処理をおこなう。熱処理をおこなうことで、ニッケル膜２の一部がニッケルシリサイド膜４となる。つぎに、酸化ニッケル膜３を塩酸溶液で除去し、ニッケルシリサイド膜４の表面にニッケルアルミ膜５と、アルミニウム膜６と、をこの順に積層する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化珪素（以下、ＳｉＣとする）は、熱的、化学的、機械的に安定であり、発光素子や高周波デバイスや電力用半導体装置（パワーデバイス）など、様々な産業分野への適用が期待されている。たとえば、ＳｉＣを用いた高耐圧のＭＯＳＦＥＴは、シリコン（Ｓｉ）を用いた高耐圧のＭＯＳＦＥＴよりもオン抵抗が低いという利点を有する。また、ＳｉＣを用いたショットキーダイオードは、シリコンを用いたショットキーダイオードよりも順方向の降下電圧が低いという利点を有する。
【０００３】
本来、パワーデバイスのオン抵抗とスイッチング速度とは、トレードオフ関係にある。しかしながら、ＳｉＣを用いたパワーデバイスには、低オン抵抗化と高速スイッチング速度化とを同時に達成できる可能性がある。ここで、ＳｉＣを用いたパワーデバイスの低オン抵抗化、または、高速スイッチング速度化のためには、オーミック・コンタクトにおけるコンタクト抵抗の低減が必要である。
【０００４】
近年、ｎ型ＳｉＣ領域に低抵抗のオーミック・コンタクトを形成する方法として広く活用されている技術としては、電極膜を被着させることでオーミック電極構造体を形成し、このオーミック電極構造体を８００℃〜１２００℃の高温で熱処理する技術が挙げられる（たとえば、下記特許文献１、下記特許文献２または下記特許文献３参照。）。電極膜は、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）などである。特に、電極膜としてニッケルを用いた場合、オーミック・コンタクトにおいて、１０-6Ωｃｍ2オーダーの実用的なコンタクト抵抗値が得られている。このように、ニッケルを用いたオーミック・コンタクトは、極めて有望なオーミック・コンタクトであるといえる。
【０００５】
図１１は、従来の、ニッケルを用いたオーミック・コンタクトのＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。図１１においては、縦軸は元素の含有率であり、横軸はスパッタリング時間（任意目盛）である。図１１に示すオーミック・コンタクトは、まず、ＳｉＣ基板上に、一般的に用いられるニッケル膜をスパッタ法によって成膜する。ついで、真空中（たとえば、５×１０-4Ｐａ以下）において、１０００℃で５分間の熱処理をおこなう。高温で熱処理されることにより、ニッケル膜の表面には、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃが混合した導電性の加熱反応層（ニッケルシリサイド膜）が形成される。そして、ニッケルシリサイド膜の表面付近には、ＳｉＣ基板から拡散するカーボン（Ｃ）が多く析出し、ほぼカーボンで覆われることとなる。
【０００６】
表面にカーボンが析出したニッケル膜などの電極膜に、アルミニウム膜などの配線導体素片を接続すると、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が上昇するという問題がある。また、析出したカーボンにより、電極膜から配線導体素片が剥離しやすいという問題がある。
【０００７】
カーボンの析出を低減する方法としては、オーミック電極の材質を、炭化物を形成しやすい金属と、ニッケルと、の合金とし、この合金膜の上にニッケル膜を形成する方法が提案されている（たとえば、下記特許文献４参照。）。また、別の方法としては、オーミック電極を、ニッケルシリサイド膜と、第１のニッケル膜と、チタン膜と、ニッケルおよびシリコンが交互に形成された膜と、第２のニッケル膜と、をこの順に積層する方法が提案されている（たとえば、下記特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３０３５３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７５９９７号公報
【特許文献３】特開平８−６４８０１号公報
【特許文献４】特許第３６４６５４８号公報
【特許文献５】特開２００６−２０２８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献４または５に記載された技術では、ニッケル膜などの電極膜にアルミニウム膜などの配線導体素片を接続する場合については記載されていない。したがって、たとえば、ニッケル膜の表面にシリコン酸化膜が形成された場合、配線導体素片を接続することができない可能性があるといった問題がある。また、上述した特許文献５に記載された技術では、積層する膜が多いため、製造の工程が煩わしく、コストがかかるといった問題がある。
【００１０】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が低い炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。また、この発明は、電極膜から配線導体素片が剥離しにくい炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、まず、ｎ型炭化珪素基板、または、炭化珪素基板の表面に形成されたｎ型炭化珪素領域の表面に、ニッケル膜を形成する。ついで、ニッケル膜の表面に、酸化ニッケル膜を形成する。そして、熱処理をおこない、ニッケル膜の一部にニッケルシリサイド膜を形成する。その後、酸化ニッケル膜を除去し、酸化ニッケル膜の除去されたニッケルシリサイド膜の表面にアルミニウム膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、酸化ニッケル膜を除去した後に、ニッケルシリサイド膜の表面に、ニッケルアルミ膜を形成する。ついで、このニッケルアルミ膜の表面に、アルミニウム膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の厚さで形成し、酸化ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、ニッケルアルミ膜を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さで形成し、アルミニウム膜を２μｍ以上４μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、ニッケルの含有率が４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下で、残りがアルミニウムのニッケルアルミターゲットを用いたスパッタ法によってニッケルアルミ膜を形成することを特徴とする。
【００１６】
上述した各発明によれば、酸化ニッケル膜を形成した後に、熱処理をすることで、ニッケルシリサイド膜の表面へのカーボンの析出を抑えることができる。
【００１７】
また、上述した各発明によれば、カーボンが表面に析出していないニッケルシリサイド膜を形成し、このニッケルシリサイドの表面にアルミニウム膜を形成することができる。これによって、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が低く、電極膜から配線導体素片が剥離しにくいオーミック電極を形成することができる。
【００１８】
また、上述した各発明によれば、カーボンが表面に析出していないニッケルシリサイド膜の表面に、接着層としてのニッケルアルミ膜を形成し、その上にアルミニウム膜を形成することができる。これによって、電極膜から配線導体素片が、さらに剥離しにくいオーミック電極を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗を低くすることができるという効果を奏する。また、電極膜から配線導体素片を剥離しにくくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示す断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。
【図４】炭化珪素半導体装置に酸化ニッケル膜を形成した実験の試料について示す説明図である。
【図５】実験１の試料のＸ線回折法による生成物特定の結果を示す説明図である。
【図６】実験１の試料のＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。
【図７】実験２の試料のＸ線回折法による生成物特定の結果を示す説明図である。
【図８】実験２の試料のＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。
【図９】ニッケルシリサイド膜の上にアルミニウム膜を形成する方法と、アルミニウム膜の付着力と、の関係を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を用いたＭＯＳＦＥＴの構造を示す断面図である。
【図１１】従来の、ニッケルを用いたオーミック・コンタクトのＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置は、ｎ型ＳｉＣ領域１に、ニッケルシリサイド（Ｎｉ2Ｓｉ）膜４と、ニッケルアルミ（ＮｉＡｌ）膜５と、アルミニウム（Ａｌ）膜６と、がこの順に積層された構造となっている。
【００２３】
つぎに、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。図２は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示す断面図である。また、図３は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、ニッケル電極形成前の洗浄をおこなう（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１においては、たとえば、ｎ型ＳｉＣ基板またはｎ型ＳｉＣ領域１を有する素子の表面層を洗浄する。
【００２４】
つぎに、ステップＳ３０１において洗浄されたｎ型ＳｉＣ基板またはｎ型ＳｉＣ領域１の表面層に、ニッケル膜２を成膜する（ステップＳ３０２）。さらに、ステップＳ３０２において成膜されたニッケル膜２に、酸化ニッケル（ＮｉＯ）膜３を成膜する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０２およびステップＳ３０３においては、たとえば、ＤＣスパッタリング法によって成膜する。本実施の形態においては、ＤＣパワーを３００Ｗ、圧力を０．４Ｐａに設定し、基板温度を特に加熱せずにスパッタする。また、ステップＳ３０２においては、たとえば、スパッタリングをアルゴン（Ａｒ）ガスのみでおこなう。ステップＳ３０３においては、たとえば、アルゴンガスに酸素を２０％混合したガスをスパッタガスとして、ニッケルターゲットによっておこなう。
【００２５】
ここで、酸化ニッケル膜３の厚さが薄すぎると、基板最表面へのカーボンの拡散を抑制することができない。一方、酸化ニッケル膜３の厚さが厚すぎると、後述する工程でエッチングによって酸化ニッケル膜３を除去するのに時間がかかる。したがって、酸化ニッケル膜３の厚さは、たとえば、０．０５μｍ〜０．１５μｍ程度が好ましい。一方、ニッケル膜２の厚さが薄いと、スパッタリングの制御が困難である。また、オーミック・コンタクトが取れない可能性がある。したがって、ニッケル膜２の厚さは、０．０５μｍ〜０．２μｍ程度が好ましい。
【００２６】
つぎに、熱処理をおこなう（ステップＳ３０４）。これによって、ニッケル膜２の一部がニッケルシリサイド膜４となる。ステップＳ３０４においては、たとえば、真空の状態において高温で熱処理をおこなう。具体的には、５×１０-4Ｐａ以下に排気した状態において、１０００℃で２分間の熱処理をおこなう。その後、室温まで冷却する。なお、ステップＳ３０４においては、真空の状態で熱処理をおこなうとしたが、これに限るものではない。具体的には、熱処理によって酸化しなければよく、たとえば、アルゴン雰囲気中などでおこなってもよい。ただし、窒素雰囲気中は好ましくない。これによって、図２に示すように、ｎ型ＳｉＣ領域１に、ニッケル膜２（表面がニッケルシリサイド膜４）と、酸化ニッケル膜３と、がこの順に積層された構造となる。
【００２７】
つぎに、塩酸溶液によるウエットエッチングにより酸化ニッケル膜３を除去する（ステップＳ３０５）。これによって、ステップＳ３０４における熱処理によってニッケル膜２の表面に形成されたニッケルシリサイド膜４が最表面となる。ステップＳ３０５においては、たとえば、塩酸を、約５０℃に加熱し、約６分間のエッチングをおこなう。そして、純水によって洗浄し（ステップＳ３０６）、乾燥させる。ステップＳ３０５においては、塩酸の濃度は、酸化ニッケル膜３が溶ける濃度であればよい。ただし、塩酸の濃度が薄すぎると、酸化ニッケル膜３を除去するのに時間がかかる。また、酸化ニッケル膜３が溶けない可能性がある。したがって、塩酸は、１０〜３７％程度の塩化水素を含んだものが好ましい。
【００２８】
つぎに、ニッケルシリサイド膜４の上にニッケルアルミ膜５を成膜し（ステップＳ３０７）、続けて、その上にアルミニウム膜６を成膜する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０７およびステップＳ３０８においては、たとえば、ＤＣスパッタリング法によって成膜する。本実施の形態においては、ＤＣパワーを３００Ｗ、圧力を０．４Ｐａに設定し、基板温度を１５０℃にする。そして、真空の状態において、連続して、アルゴンガスのみでスパッタする。ステップＳ３０７においては、ニッケルアルミターゲットの成分割合はニッケルが４０〜６０％であり、残りがアルミニウムである。
【００２９】
ここで、ニッケルアルミ膜５の厚さが薄いと、接着層としての機能を果たさない。また、ニッケルアルミ膜５の厚さが厚いと、アルミニウム膜６より抵抗が高くなってしまう。したがって、ニッケルアルミ膜５の厚さは、たとえば、５ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい。一方、アルミニウム膜６の厚さが薄いと、ニッケルアルミ膜５の方が抵抗が高くなってしまう。アルミニウム膜６の厚さは、厚い方がよいが、厚くすると形成に時間がかかってしまう。たとえば、４μｍの厚さのアルミニウム膜６を形成する場合、１時間程度かかる。したがって、アルミニウム膜６の厚さは、たとえば、２μｍ〜４μｍが好ましい。
【００３０】
つぎに、ｎ型ＳｉＣ領域１からのカーボンの析出を抑制するための検討をおこなった。図４は、炭化珪素半導体装置に酸化ニッケル膜を形成した実験の試料について示す説明図である。図４に示すように、実験１の試料は、ｎ型ＳｉＣ領域１の上に酸化ニッケル膜３を成膜した構成である。酸化ニッケル膜３の厚さは、たとえば、０．２μｍである。また、実験２の試料は、ｎ型ＳｉＣ領域１の上にニッケル膜２を成膜し、さらに、ニッケル膜２の上に酸化ニッケル膜３を成膜した構成である。したがって、実験２の試料は、上述した本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置と同様の構造である。ニッケル膜２および酸化ニッケル膜３の厚さは、たとえば、ともに０．１μｍである。この実験１および実験２の試料を、真空（たとえば、５×１０-4Ｐａ以下）の状態において、１０００℃で５分間の熱処理をおこなう。
【００３１】
まず、実験１の試料に対して検討をおこなう。図５は、実験１の試料のＸ線回折法（ＸＲＤ）による生成物特定の結果を示す説明図である。図５においては、縦軸は強度であり、横軸は回折線の角度（２θ）である。図５に示すように、実験１の試料においては、ＳｉＣのピーク以外には、酸化ニッケルのピークが観測されるのみである。また、図６は、実験１の試料のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。図６においては、縦軸は元素の含有率であり、横軸はスパッタリング時間（任意目盛）である。図６に示すように、実験１の試料においては、ｎ型ＳｉＣ領域１および酸化ニッケル膜３には反応がまったく観測されない。
【００３２】
つぎに、実験２の試料に対して検討をおこなう。図７は、実験２の試料のＸ線回折法による生成物特定の結果を示す説明図である。図７においては、縦軸は強度であり、横軸は回折線の角度（２θ）である。図７に示すように、実験２の試料においては、ＳｉＣのピーク以外に、酸化ニッケルと、ニッケルと、ニッケルシリサイドのピークが観測される。また、図８は、実験２の試料のＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。図８においては、縦軸は元素の含有率であり、横軸はスパッタリング時間（任意目盛）である。図８に示すように、実験２の試料においては、ニッケル膜２に、ｎ型ＳｉＣ領域１からシリコンとカーボンが拡散している。このため、ニッケル膜２の一部がニッケルシリサイド膜４になる。また、酸化ニッケル膜３には、カーボンは拡散しないが、シリコンが表面まで拡散している。さらに、ＸＰＳの結合エネルギーシフトから、拡散したシリコンによって酸化ニッケル膜３の表面がＳｉＯ2膜となっていることがわかる。
【００３３】
このように、実験１および実験２の試料では、カーボンが最表面層まで拡散されない。また、ｎ型ＳｉＣ領域１の上にニッケル電極を形成する場合、ニッケル膜２の上に酸化ニッケル膜３を形成してから、熱処理（アニール）することにより、カーボンが表面まで拡散していないニッケルシリサイド膜４が形成される。ニッケルシリサイド膜４は、ニッケル膜２より低抵抗である。したがって、実験２の試料が本発明の炭化珪素半導体装置に適していることがわかる。
【００３４】
ここで、酸化ニッケル膜３の表面に形成されたＳｉＯ2膜は絶縁物である。また、酸化ニッケル膜３も極めて高抵抗な半導体である。したがって、アルミニウム膜６を形成する場合、ＳｉＯ2膜および酸化ニッケル膜３を除去する必要がある。実際のデバイスにおいては、オーミック電極以外にもＳｉＯ2膜が形成されている部分があるため、フッ素によってＳｉＯ2膜を除去することはできない。このため、たとえば、塩酸によって、酸化ニッケル膜３を除去することで、酸化ニッケル膜３の表面に積層されたＳｉＯ2膜をともに除去する。本実施の形態においては、たとえば、塩酸を３７％含有した溶液を５０℃に湯煎して、この中に約６分間、実験２の試料を入れてエッチングをおこなった。これによって、ＳｉＯ2膜が表面に積層された酸化ニッケル膜３が剥離され、ニッケルシリサイド膜４が最表面となる。
【００３５】
つぎに、上述の方法によって最表面となったニッケルシリサイド膜４の上に、配線材料としてアルミニウム膜６を形成する方法を検討する。図９は、ニッケルシリサイド膜４の上にアルミニウム膜６を形成する方法と、アルミニウム膜６の付着力と、の関係を示す説明図である。図９においては、付着力は、テープを貼り付けて剥がす方法によって確認した。アルミニウム膜６およびニッケルアルミ膜５は、ＤＣスパッタリング法によって、ＤＣパワーを３００Ｗ、圧力を０．４Ｐａに設定し、スパッタガスをアルゴン、基板温度を１５０℃にして成膜した。ニッケルアルミ膜５をスパッタするためのニッケルアルミターゲットの組成は、ニッケルが５０％とし、アルミニウムが５０％とした。ニッケルアルミ膜５の厚さは、１０ｎｍとし、アルミニウム膜６の厚さは、３μｍとした。
【００３６】
ここで、ニッケルアルミ膜５の組成は、ニッケルシリサイド膜４と、アルミニウム膜６と、の密着性を上げるため、および、ニッケルアルミ膜５の抵抗を高くしないために、どちらかの元素に偏らない組成とする。また、ニッケルアルミ膜５の厚さは、薄すぎると密着性を保つことができない。しかしながら、抵抗を小さくするためには、できるだけ薄い方がよい。したがって、たとえば、ニッケルアルミ膜５の厚さを、１０ｎｍくらいにするのが好ましい。
【００３７】
図９に示すように、実験３は、従来の、酸化ニッケル膜３が形成されていない基板にアルミニウム膜６を形成する方法と、アルミニウム膜６の付着力と、を示す。実験３の試料は、カーボンが多く析出された表面層に、直接アルミニウム膜６が形成されている。実験３の試料は、ニッケル膜２を成膜した後に、アルミニウム膜６を成膜する。この場合、テープによる剥離実験を１回おこなうだけで、アルミニウム膜６の全面が剥がれてしまう。これは、試料の表面に析出したカーボンと、アルミニウムと、の密着性が弱いためである。少しでも密着性をよくするために、高い基板温度に加熱して密着性を保つ方法が提案されているが、アルミニウム膜６の剥がれる素子が多く、歩留まりが悪い。
【００３８】
これに対し、実験４の試料は、ニッケル膜２を成膜した上に、さらに酸化ニッケル膜３を成膜し、その後に、アルミニウム膜６を成膜する。この場合、テープによる剥離実験を１回おこなうだけで、アルミニウム膜６がほぼ剥がれてしまう。これは、試料表面のカーボンの析出は抑えられるが、酸化ニッケル膜３とアルミニウム膜６との密着性がよくないためである。
【００３９】
また、実験５の試料は、ニッケル膜２を成膜した上に、さらに酸化ニッケル膜３を成膜し、その後に、酸化ニッケル膜３を塩酸で除去してから、アルミニウム膜６を成膜する。この場合、テープによる剥離実験を数回おこなうと、アルミニウム膜６の一部が剥がれる程度であり、アルミニウム膜６の密着性が改善される。これは、試料表面のカーボンの析出が抑えられ、また、酸化ニッケル膜３が除去されたことで、ニッケルシリサイド膜４の上にアルミニウム膜６が成膜されているためである。
【００４０】
実験６の試料は、ニッケル膜２を成膜した上に、さらに酸化ニッケル膜３を成膜し、その後に、酸化ニッケル膜３を塩酸で除去してから、接着層として１０ｎｍの厚さのニッケルアルミ膜５を成膜して、その上にアルミニウム膜６を成膜する。したがって、ニッケルシリサイド膜４の上に、ニッケルアルミ膜５が成膜された後に、さらにアルミニウム膜６が成膜されたこととなる。この場合、テープによる剥離実験を数十回おこなっても、アルミニウム膜６が剥離しなかった。これは、ニッケルアルミ膜５が、ニッケルシリサイド膜４およびアルミニウム膜６とよく密着するためである。
【００４１】
このことから、本実施の形態で示すように、ｎ型ＳｉＣ領域１にニッケルを用いてコンタクト電極を形成し、その上に配線材料としてアルミニウム膜６を形成する場合、ニッケル膜２の上に、酸化ニッケル膜３を形成する。そして、熱処理をおこなって、ニッケル膜２をニッケルシリサイドとカーボンの混合膜（ニッケルシリサイド膜４）とする。さらに、塩酸溶液を用いて、酸化ニッケル膜３を剥離した後に、ニッケルアルミ膜５と、アルミニウム膜６と、をこの順に続けて積層する。これによって、付着力が強くて、アルミニウム膜６の剥離の可能性が少ない、信頼性の高いオーミック電極が形成される。したがって、実験５または実験６の試料が、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置に適しており、実験６の試料がより本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置に適していることがわかる。
【００４２】
つぎに、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を適用したデバイスについて説明する。図１０は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を用いたＭＯＳＦＥＴの構造を示す断面図である。図１０に示すように、このＭＯＳＦＥＴは、基板１０の表面層にドリフト層１１が設けられている。ドリフト層１１の表面層の一部には、２つのボディ領域１２がそれぞれ離れて設けられている。ドリフト層１１の表面層の、２つのボディ領域１２の間の領域は、ＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）領域１４となっている。ボディコンタクト領域１５は、それぞれのボディ領域１２の表面層の一部に設けられている。ソースコンタクト領域１６は、それぞれのボディ領域１２の表面層の、ボディコンタクト領域１５よりＪＦＥＴ領域１４に近い領域の一部に、ボディコンタクト領域１５と接し、ＪＦＥＴ領域１４と接しないように設けられている。このように、ＪＦＥＴ領域１４を挟んで左右に２つのＭＯＳＦＥＴが設けられている。
【００４３】
ゲート電極１７は、ＪＦＥＴ領域１４と、ボディ領域１２の一部と、の表面にゲート絶縁膜１８を介して設けられている。ソース電極１９は、ボディコンタクト領域１５と、ソースコンタクト領域１６と、に接するように設けられている。また、ソース電極１９は、層間絶縁膜２０によってゲート電極１７と隔てられている。ドレイン電極２１は、基板１０の裏面に接するように設けられている。
【００４４】
図１０に示すＭＯＳＦＥＴにおいて、基板１０がｎ型ＳｉＣ領域であり、ドレイン電極２１がニッケル膜である。したがって、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体を、ドレイン側に用いることができる。このように、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置は、炭化珪素デバイスに用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板を用いた半導体装置に有用であり、特に、オーミック電極に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１ ｎ型炭化珪素基板またはｎ型炭化珪素領域
２ ニッケル膜
３ 酸化ニッケル膜
４ ニッケルシリサイド膜
５ ニッケルアルミ膜
６ アルミニウム膜
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化珪素（以下、ＳｉＣとする）は、熱的、化学的、機械的に安定であり、発光素子や高周波デバイスや電力用半導体装置（パワーデバイス）など、様々な産業分野への適用が期待されている。たとえば、ＳｉＣを用いた高耐圧のＭＯＳＦＥＴは、シリコン（Ｓｉ）を用いた高耐圧のＭＯＳＦＥＴよりもオン抵抗が低いという利点を有する。また、ＳｉＣを用いたショットキーダイオードは、シリコンを用いたショットキーダイオードよりも順方向の降下電圧が低いという利点を有する。
【０００３】
本来、パワーデバイスのオン抵抗とスイッチング速度とは、トレードオフ関係にある。しかしながら、ＳｉＣを用いたパワーデバイスには、低オン抵抗化と高速スイッチング速度化とを同時に達成できる可能性がある。ここで、ＳｉＣを用いたパワーデバイスの低オン抵抗化、または、高速スイッチング速度化のためには、オーミック・コンタクトにおけるコンタクト抵抗の低減が必要である。
【０００４】
近年、ｎ型ＳｉＣ領域に低抵抗のオーミック・コンタクトを形成する方法として広く活用されている技術としては、電極膜を被着させることでオーミック電極構造体を形成し、このオーミック電極構造体を８００℃〜１２００℃の高温で熱処理する技術が挙げられる（たとえば、下記特許文献１、下記特許文献２または下記特許文献３参照。）。電極膜は、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）などである。特に、電極膜としてニッケルを用いた場合、オーミック・コンタクトにおいて、１０-6Ωｃｍ2オーダーの実用的なコンタクト抵抗値が得られている。このように、ニッケルを用いたオーミック・コンタクトは、極めて有望なオーミック・コンタクトであるといえる。
【０００５】
図１１は、従来の、ニッケルを用いたオーミック・コンタクトのＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。図１１においては、縦軸は元素の含有率であり、横軸はスパッタリング時間（任意目盛）である。図１１に示すオーミック・コンタクトは、まず、ＳｉＣ基板上に、一般的に用いられるニッケル膜をスパッタ法によって成膜する。ついで、真空中（たとえば、５×１０-4Ｐａ以下）において、１０００℃で５分間の熱処理をおこなう。高温で熱処理されることにより、ニッケル膜の表面には、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃが混合した導電性の加熱反応層（ニッケルシリサイド膜）が形成される。そして、ニッケルシリサイド膜の表面付近には、ＳｉＣ基板から拡散するカーボン（Ｃ）が多く析出し、ほぼカーボンで覆われることとなる。
【０００６】
表面にカーボンが析出したニッケル膜などの電極膜に、アルミニウム膜などの配線導体素片を接続すると、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が上昇するという問題がある。また、析出したカーボンにより、電極膜から配線導体素片が剥離しやすいという問題がある。
【０００７】
カーボンの析出を低減する方法としては、オーミック電極の材質を、炭化物を形成しやすい金属と、ニッケルと、の合金とし、この合金膜の上にニッケル膜を形成する方法が提案されている（たとえば、下記特許文献４参照。）。また、別の方法としては、オーミック電極を、ニッケルシリサイド膜と、第１のニッケル膜と、チタン膜と、ニッケルおよびシリコンが交互に形成された膜と、第２のニッケル膜と、をこの順に積層する方法が提案されている（たとえば、下記特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３０３５３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７５９９７号公報
【特許文献３】特開平８−６４８０１号公報
【特許文献４】特許第３６４６５４８号公報
【特許文献５】特開２００６−２０２８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献４または５に記載された技術では、ニッケル膜などの電極膜にアルミニウム膜などの配線導体素片を接続する場合については記載されていない。したがって、たとえば、ニッケル膜の表面にシリコン酸化膜が形成された場合、配線導体素片を接続することができない可能性があるといった問題がある。また、上述した特許文献５に記載された技術では、積層する膜が多いため、製造の工程が煩わしく、コストがかかるといった問題がある。
【００１０】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が低い炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。また、この発明は、電極膜から配線導体素片が剥離しにくい炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、まず、ｎ型炭化珪素基板、または、炭化珪素基板の表面に形成されたｎ型炭化珪素領域の表面に、ニッケル膜を形成する。ついで、ニッケル膜の表面に、酸化ニッケル膜を形成する。そして、熱処理をおこない、ニッケル膜の一部にニッケルシリサイド膜を形成する。その後、酸化ニッケル膜を除去し、酸化ニッケル膜の除去されたニッケルシリサイド膜の表面にアルミニウム膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、酸化ニッケル膜を除去した後に、ニッケルシリサイド膜の表面に、ニッケルアルミ膜を形成する。ついで、このニッケルアルミ膜の表面に、アルミニウム膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の厚さで形成し、酸化ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、ニッケルアルミ膜を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さで形成し、アルミニウム膜を２μｍ以上４μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、ニッケルの含有率が４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下で、残りがアルミニウムのニッケルアルミターゲットを用いたスパッタ法によってニッケルアルミ膜を形成することを特徴とする。
【００１６】
上述した各発明によれば、酸化ニッケル膜を形成した後に、熱処理をすることで、ニッケルシリサイド膜の表面へのカーボンの析出を抑えることができる。
【００１７】
また、上述した各発明によれば、カーボンが表面に析出していないニッケルシリサイド膜を形成し、このニッケルシリサイドの表面にアルミニウム膜を形成することができる。これによって、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗が低く、電極膜から配線導体素片が剥離しにくいオーミック電極を形成することができる。
【００１８】
また、上述した各発明によれば、カーボンが表面に析出していないニッケルシリサイド膜の表面に、接着層としてのニッケルアルミ膜を形成し、その上にアルミニウム膜を形成することができる。これによって、電極膜から配線導体素片が、さらに剥離しにくいオーミック電極を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、電極膜と配線導体素片との間のコンタクト抵抗を低くすることができるという効果を奏する。また、電極膜から配線導体素片を剥離しにくくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示す断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。
【図４】炭化珪素半導体装置に酸化ニッケル膜を形成した実験の試料について示す説明図である。
【図５】実験１の試料のＸ線回折法による生成物特定の結果を示す説明図である。
【図６】実験１の試料のＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。
【図７】実験２の試料のＸ線回折法による生成物特定の結果を示す説明図である。
【図８】実験２の試料のＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。
【図９】ニッケルシリサイド膜の上にアルミニウム膜を形成する方法と、アルミニウム膜の付着力と、の関係を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を用いたＭＯＳＦＥＴの構造を示す断面図である。
【図１１】従来の、ニッケルを用いたオーミック・コンタクトのＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置は、ｎ型ＳｉＣ領域１に、ニッケルシリサイド（Ｎｉ2Ｓｉ）膜４と、ニッケルアルミ（ＮｉＡｌ）膜５と、アルミニウム（Ａｌ）膜６と、がこの順に積層された構造となっている。
【００２３】
つぎに、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。図２は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示す断面図である。また、図３は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、ニッケル電極形成前の洗浄をおこなう（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１においては、たとえば、ｎ型ＳｉＣ基板またはｎ型ＳｉＣ領域１を有する素子の表面層を洗浄する。
【００２４】
つぎに、ステップＳ３０１において洗浄されたｎ型ＳｉＣ基板またはｎ型ＳｉＣ領域１の表面層に、ニッケル膜２を成膜する（ステップＳ３０２）。さらに、ステップＳ３０２において成膜されたニッケル膜２に、酸化ニッケル（ＮｉＯ）膜３を成膜する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０２およびステップＳ３０３においては、たとえば、ＤＣスパッタリング法によって成膜する。本実施の形態においては、ＤＣパワーを３００Ｗ、圧力を０．４Ｐａに設定し、基板温度を特に加熱せずにスパッタする。また、ステップＳ３０２においては、たとえば、スパッタリングをアルゴン（Ａｒ）ガスのみでおこなう。ステップＳ３０３においては、たとえば、アルゴンガスに酸素を２０％混合したガスをスパッタガスとして、ニッケルターゲットによっておこなう。
【００２５】
ここで、酸化ニッケル膜３の厚さが薄すぎると、基板最表面へのカーボンの拡散を抑制することができない。一方、酸化ニッケル膜３の厚さが厚すぎると、後述する工程でエッチングによって酸化ニッケル膜３を除去するのに時間がかかる。したがって、酸化ニッケル膜３の厚さは、たとえば、０．０５μｍ〜０．１５μｍ程度が好ましい。一方、ニッケル膜２の厚さが薄いと、スパッタリングの制御が困難である。また、オーミック・コンタクトが取れない可能性がある。したがって、ニッケル膜２の厚さは、０．０５μｍ〜０．２μｍ程度が好ましい。
【００２６】
つぎに、熱処理をおこなう（ステップＳ３０４）。これによって、ニッケル膜２の一部がニッケルシリサイド膜４となる。ステップＳ３０４においては、たとえば、真空の状態において高温で熱処理をおこなう。具体的には、５×１０-4Ｐａ以下に排気した状態において、１０００℃で２分間の熱処理をおこなう。その後、室温まで冷却する。なお、ステップＳ３０４においては、真空の状態で熱処理をおこなうとしたが、これに限るものではない。具体的には、熱処理によって酸化しなければよく、たとえば、アルゴン雰囲気中などでおこなってもよい。ただし、窒素雰囲気中は好ましくない。これによって、図２に示すように、ｎ型ＳｉＣ領域１に、ニッケル膜２（表面がニッケルシリサイド膜４）と、酸化ニッケル膜３と、がこの順に積層された構造となる。
【００２７】
つぎに、塩酸溶液によるウエットエッチングにより酸化ニッケル膜３を除去する（ステップＳ３０５）。これによって、ステップＳ３０４における熱処理によってニッケル膜２の表面に形成されたニッケルシリサイド膜４が最表面となる。ステップＳ３０５においては、たとえば、塩酸を、約５０℃に加熱し、約６分間のエッチングをおこなう。そして、純水によって洗浄し（ステップＳ３０６）、乾燥させる。ステップＳ３０５においては、塩酸の濃度は、酸化ニッケル膜３が溶ける濃度であればよい。ただし、塩酸の濃度が薄すぎると、酸化ニッケル膜３を除去するのに時間がかかる。また、酸化ニッケル膜３が溶けない可能性がある。したがって、塩酸は、１０〜３７％程度の塩化水素を含んだものが好ましい。
【００２８】
つぎに、ニッケルシリサイド膜４の上にニッケルアルミ膜５を成膜し（ステップＳ３０７）、続けて、その上にアルミニウム膜６を成膜する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０７およびステップＳ３０８においては、たとえば、ＤＣスパッタリング法によって成膜する。本実施の形態においては、ＤＣパワーを３００Ｗ、圧力を０．４Ｐａに設定し、基板温度を１５０℃にする。そして、真空の状態において、連続して、アルゴンガスのみでスパッタする。ステップＳ３０７においては、ニッケルアルミターゲットの成分割合はニッケルが４０〜６０％であり、残りがアルミニウムである。
【００２９】
ここで、ニッケルアルミ膜５の厚さが薄いと、接着層としての機能を果たさない。また、ニッケルアルミ膜５の厚さが厚いと、アルミニウム膜６より抵抗が高くなってしまう。したがって、ニッケルアルミ膜５の厚さは、たとえば、５ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい。一方、アルミニウム膜６の厚さが薄いと、ニッケルアルミ膜５の方が抵抗が高くなってしまう。アルミニウム膜６の厚さは、厚い方がよいが、厚くすると形成に時間がかかってしまう。たとえば、４μｍの厚さのアルミニウム膜６を形成する場合、１時間程度かかる。したがって、アルミニウム膜６の厚さは、たとえば、２μｍ〜４μｍが好ましい。
【００３０】
つぎに、ｎ型ＳｉＣ領域１からのカーボンの析出を抑制するための検討をおこなった。図４は、炭化珪素半導体装置に酸化ニッケル膜を形成した実験の試料について示す説明図である。図４に示すように、実験１の試料は、ｎ型ＳｉＣ領域１の上に酸化ニッケル膜３を成膜した構成である。酸化ニッケル膜３の厚さは、たとえば、０．２μｍである。また、実験２の試料は、ｎ型ＳｉＣ領域１の上にニッケル膜２を成膜し、さらに、ニッケル膜２の上に酸化ニッケル膜３を成膜した構成である。したがって、実験２の試料は、上述した本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置と同様の構造である。ニッケル膜２および酸化ニッケル膜３の厚さは、たとえば、ともに０．１μｍである。この実験１および実験２の試料を、真空（たとえば、５×１０-4Ｐａ以下）の状態において、１０００℃で５分間の熱処理をおこなう。
【００３１】
まず、実験１の試料に対して検討をおこなう。図５は、実験１の試料のＸ線回折法（ＸＲＤ）による生成物特定の結果を示す説明図である。図５においては、縦軸は強度であり、横軸は回折線の角度（２θ）である。図５に示すように、実験１の試料においては、ＳｉＣのピーク以外には、酸化ニッケルのピークが観測されるのみである。また、図６は、実験１の試料のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。図６においては、縦軸は元素の含有率であり、横軸はスパッタリング時間（任意目盛）である。図６に示すように、実験１の試料においては、ｎ型ＳｉＣ領域１および酸化ニッケル膜３には反応がまったく観測されない。
【００３２】
つぎに、実験２の試料に対して検討をおこなう。図７は、実験２の試料のＸ線回折法による生成物特定の結果を示す説明図である。図７においては、縦軸は強度であり、横軸は回折線の角度（２θ）である。図７に示すように、実験２の試料においては、ＳｉＣのピーク以外に、酸化ニッケルと、ニッケルと、ニッケルシリサイドのピークが観測される。また、図８は、実験２の試料のＸ線光電子分光法による深さ方向の元素分析結果を示す説明図である。図８においては、縦軸は元素の含有率であり、横軸はスパッタリング時間（任意目盛）である。図８に示すように、実験２の試料においては、ニッケル膜２に、ｎ型ＳｉＣ領域１からシリコンとカーボンが拡散している。このため、ニッケル膜２の一部がニッケルシリサイド膜４になる。また、酸化ニッケル膜３には、カーボンは拡散しないが、シリコンが表面まで拡散している。さらに、ＸＰＳの結合エネルギーシフトから、拡散したシリコンによって酸化ニッケル膜３の表面がＳｉＯ2膜となっていることがわかる。
【００３３】
このように、実験１および実験２の試料では、カーボンが最表面層まで拡散されない。また、ｎ型ＳｉＣ領域１の上にニッケル電極を形成する場合、ニッケル膜２の上に酸化ニッケル膜３を形成してから、熱処理（アニール）することにより、カーボンが表面まで拡散していないニッケルシリサイド膜４が形成される。ニッケルシリサイド膜４は、ニッケル膜２より低抵抗である。したがって、実験２の試料が本発明の炭化珪素半導体装置に適していることがわかる。
【００３４】
ここで、酸化ニッケル膜３の表面に形成されたＳｉＯ2膜は絶縁物である。また、酸化ニッケル膜３も極めて高抵抗な半導体である。したがって、アルミニウム膜６を形成する場合、ＳｉＯ2膜および酸化ニッケル膜３を除去する必要がある。実際のデバイスにおいては、オーミック電極以外にもＳｉＯ2膜が形成されている部分があるため、フッ素によってＳｉＯ2膜を除去することはできない。このため、たとえば、塩酸によって、酸化ニッケル膜３を除去することで、酸化ニッケル膜３の表面に積層されたＳｉＯ2膜をともに除去する。本実施の形態においては、たとえば、塩酸を３７％含有した溶液を５０℃に湯煎して、この中に約６分間、実験２の試料を入れてエッチングをおこなった。これによって、ＳｉＯ2膜が表面に積層された酸化ニッケル膜３が剥離され、ニッケルシリサイド膜４が最表面となる。
【００３５】
つぎに、上述の方法によって最表面となったニッケルシリサイド膜４の上に、配線材料としてアルミニウム膜６を形成する方法を検討する。図９は、ニッケルシリサイド膜４の上にアルミニウム膜６を形成する方法と、アルミニウム膜６の付着力と、の関係を示す説明図である。図９においては、付着力は、テープを貼り付けて剥がす方法によって確認した。アルミニウム膜６およびニッケルアルミ膜５は、ＤＣスパッタリング法によって、ＤＣパワーを３００Ｗ、圧力を０．４Ｐａに設定し、スパッタガスをアルゴン、基板温度を１５０℃にして成膜した。ニッケルアルミ膜５をスパッタするためのニッケルアルミターゲットの組成は、ニッケルが５０％とし、アルミニウムが５０％とした。ニッケルアルミ膜５の厚さは、１０ｎｍとし、アルミニウム膜６の厚さは、３μｍとした。
【００３６】
ここで、ニッケルアルミ膜５の組成は、ニッケルシリサイド膜４と、アルミニウム膜６と、の密着性を上げるため、および、ニッケルアルミ膜５の抵抗を高くしないために、どちらかの元素に偏らない組成とする。また、ニッケルアルミ膜５の厚さは、薄すぎると密着性を保つことができない。しかしながら、抵抗を小さくするためには、できるだけ薄い方がよい。したがって、たとえば、ニッケルアルミ膜５の厚さを、１０ｎｍくらいにするのが好ましい。
【００３７】
図９に示すように、実験３は、従来の、酸化ニッケル膜３が形成されていない基板にアルミニウム膜６を形成する方法と、アルミニウム膜６の付着力と、を示す。実験３の試料は、カーボンが多く析出された表面層に、直接アルミニウム膜６が形成されている。実験３の試料は、ニッケル膜２を成膜した後に、アルミニウム膜６を成膜する。この場合、テープによる剥離実験を１回おこなうだけで、アルミニウム膜６の全面が剥がれてしまう。これは、試料の表面に析出したカーボンと、アルミニウムと、の密着性が弱いためである。少しでも密着性をよくするために、高い基板温度に加熱して密着性を保つ方法が提案されているが、アルミニウム膜６の剥がれる素子が多く、歩留まりが悪い。
【００３８】
これに対し、実験４の試料は、ニッケル膜２を成膜した上に、さらに酸化ニッケル膜３を成膜し、その後に、アルミニウム膜６を成膜する。この場合、テープによる剥離実験を１回おこなうだけで、アルミニウム膜６がほぼ剥がれてしまう。これは、試料表面のカーボンの析出は抑えられるが、酸化ニッケル膜３とアルミニウム膜６との密着性がよくないためである。
【００３９】
また、実験５の試料は、ニッケル膜２を成膜した上に、さらに酸化ニッケル膜３を成膜し、その後に、酸化ニッケル膜３を塩酸で除去してから、アルミニウム膜６を成膜する。この場合、テープによる剥離実験を数回おこなうと、アルミニウム膜６の一部が剥がれる程度であり、アルミニウム膜６の密着性が改善される。これは、試料表面のカーボンの析出が抑えられ、また、酸化ニッケル膜３が除去されたことで、ニッケルシリサイド膜４の上にアルミニウム膜６が成膜されているためである。
【００４０】
実験６の試料は、ニッケル膜２を成膜した上に、さらに酸化ニッケル膜３を成膜し、その後に、酸化ニッケル膜３を塩酸で除去してから、接着層として１０ｎｍの厚さのニッケルアルミ膜５を成膜して、その上にアルミニウム膜６を成膜する。したがって、ニッケルシリサイド膜４の上に、ニッケルアルミ膜５が成膜された後に、さらにアルミニウム膜６が成膜されたこととなる。この場合、テープによる剥離実験を数十回おこなっても、アルミニウム膜６が剥離しなかった。これは、ニッケルアルミ膜５が、ニッケルシリサイド膜４およびアルミニウム膜６とよく密着するためである。
【００４１】
このことから、本実施の形態で示すように、ｎ型ＳｉＣ領域１にニッケルを用いてコンタクト電極を形成し、その上に配線材料としてアルミニウム膜６を形成する場合、ニッケル膜２の上に、酸化ニッケル膜３を形成する。そして、熱処理をおこなって、ニッケル膜２をニッケルシリサイドとカーボンの混合膜（ニッケルシリサイド膜４）とする。さらに、塩酸溶液を用いて、酸化ニッケル膜３を剥離した後に、ニッケルアルミ膜５と、アルミニウム膜６と、をこの順に続けて積層する。これによって、付着力が強くて、アルミニウム膜６の剥離の可能性が少ない、信頼性の高いオーミック電極が形成される。したがって、実験５または実験６の試料が、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置に適しており、実験６の試料がより本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置に適していることがわかる。
【００４２】
つぎに、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を適用したデバイスについて説明する。図１０は、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置を用いたＭＯＳＦＥＴの構造を示す断面図である。図１０に示すように、このＭＯＳＦＥＴは、基板１０の表面層にドリフト層１１が設けられている。ドリフト層１１の表面層の一部には、２つのボディ領域１２がそれぞれ離れて設けられている。ドリフト層１１の表面層の、２つのボディ領域１２の間の領域は、ＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）領域１４となっている。ボディコンタクト領域１５は、それぞれのボディ領域１２の表面層の一部に設けられている。ソースコンタクト領域１６は、それぞれのボディ領域１２の表面層の、ボディコンタクト領域１５よりＪＦＥＴ領域１４に近い領域の一部に、ボディコンタクト領域１５と接し、ＪＦＥＴ領域１４と接しないように設けられている。このように、ＪＦＥＴ領域１４を挟んで左右に２つのＭＯＳＦＥＴが設けられている。
【００４３】
ゲート電極１７は、ＪＦＥＴ領域１４と、ボディ領域１２の一部と、の表面にゲート絶縁膜１８を介して設けられている。ソース電極１９は、ボディコンタクト領域１５と、ソースコンタクト領域１６と、に接するように設けられている。また、ソース電極１９は、層間絶縁膜２０によってゲート電極１７と隔てられている。ドレイン電極２１は、基板１０の裏面に接するように設けられている。
【００４４】
図１０に示すＭＯＳＦＥＴにおいて、基板１０がｎ型ＳｉＣ領域であり、ドレイン電極２１がニッケル膜である。したがって、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体を、ドレイン側に用いることができる。このように、本実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置は、炭化珪素デバイスに用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板を用いた半導体装置に有用であり、特に、オーミック電極に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１ ｎ型炭化珪素基板またはｎ型炭化珪素領域
２ ニッケル膜
３ 酸化ニッケル膜
４ ニッケルシリサイド膜
５ ニッケルアルミ膜
６ アルミニウム膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型炭化珪素基板、または、炭化珪素基板の表面に形成されたｎ型炭化珪素領域の表面に、ニッケル膜を形成するニッケル膜形成工程と、
前記ニッケル膜形成工程によって形成されたニッケル膜の表面に、酸化ニッケル膜を形成する酸化ニッケル膜形成工程と、
前記酸化ニッケル膜形成工程の後に、熱処理をおこない、前記ニッケル膜の一部にニッケルシリサイド膜を形成する熱処理工程と、
前記熱処理工程の後に、前記酸化ニッケル膜を除去する酸化ニッケル膜除去工程と、
前記酸化ニッケル膜除去工程によって酸化ニッケル膜の除去された前記ニッケルシリサイド膜の表面に、アルミニウム膜を形成するアルミニウム膜形成工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸化ニッケル膜除去工程と、前記アルミニウム膜形成工程との間に、
前記ニッケルシリサイド膜の表面に、ニッケルアルミ膜を形成するニッケルアルミ膜形成工程を含み、
前記アルミニウム膜形成工程は、前記ニッケルアルミ膜形成工程によって形成されたニッケルアルミ膜の表面に、前記アルミニウム膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ニッケル膜形成工程は、前記ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の厚さで形成し、
前記酸化ニッケル膜形成工程は、前記酸化ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ニッケルアルミ膜形成工程は、前記ニッケルアルミ膜を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さで形成し、
前記アルミニウム膜形成工程は、前記アルミニウム膜を２μｍ以上４μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ニッケルアルミ膜形成工程は、ニッケルの含有率が４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下で、残りがアルミニウムのニッケルアルミターゲットを用いたスパッタ法によって前記ニッケルアルミ膜を形成することを特徴とする請求項２または４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１】
ｎ型炭化珪素基板、または、炭化珪素基板の表面に形成されたｎ型炭化珪素領域の表面に、ニッケル膜を形成するニッケル膜形成工程と、
前記ニッケル膜形成工程によって形成されたニッケル膜の表面に、酸化ニッケル膜を形成する酸化ニッケル膜形成工程と、
前記酸化ニッケル膜形成工程の後に、熱処理をおこない、前記ニッケル膜の一部にニッケルシリサイド膜を形成する熱処理工程と、
前記熱処理工程の後に、前記酸化ニッケル膜を除去する酸化ニッケル膜除去工程と、
前記酸化ニッケル膜除去工程によって酸化ニッケル膜の除去された前記ニッケルシリサイド膜の表面に、アルミニウム膜を形成するアルミニウム膜形成工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸化ニッケル膜除去工程と、前記アルミニウム膜形成工程との間に、
前記ニッケルシリサイド膜の表面に、ニッケルアルミ膜を形成するニッケルアルミ膜形成工程を含み、
前記アルミニウム膜形成工程は、前記ニッケルアルミ膜形成工程によって形成されたニッケルアルミ膜の表面に、前記アルミニウム膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ニッケル膜形成工程は、前記ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の厚さで形成し、
前記酸化ニッケル膜形成工程は、前記酸化ニッケル膜を０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ニッケルアルミ膜形成工程は、前記ニッケルアルミ膜を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さで形成し、
前記アルミニウム膜形成工程は、前記アルミニウム膜を２μｍ以上４μｍ以下の厚さで形成することを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ニッケルアルミ膜形成工程は、ニッケルの含有率が４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下で、残りがアルミニウムのニッケルアルミターゲットを用いたスパッタ法によって前記ニッケルアルミ膜を形成することを特徴とする請求項２または４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５１４３５（Ｐ２０１３−５１４３５Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４３９７４（Ｐ２０１２−２４３９７４）
【出願日】平成２４年１１月５日（２０１２．１１．５）
【分割の表示】特願２００７−２１２９１９（Ｐ２００７−２１２９１９）の分割
【原出願日】平成１９年８月１７日（２００７．８．１７）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月５日（２０１２．１１．５）
【分割の表示】特願２００７−２１２９１９（Ｐ２００７−２１２９１９）の分割
【原出願日】平成１９年８月１７日（２００７．８．１７）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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