(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素に対してオーミック・コンタクトを生成する方法であって、
炭化珪素の表面上に、ニッケル及びシリコンのデポジット膜を、これら元素のいずれもの炭化珪素と反応する温度未満の温度において、前記デポジット膜におけるシリコンの原子分率が０．５０よりも大きく０．６７未満となるように形成するステップと、
前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を、化学式Ｎｉ１−ｘＳｉｘ（ただし、０．５＜ｘ＜０．６７）で表されるニッケル−シリコン化合物が形成される温度であって、これら元素のいずれもが炭化珪素と反応する温度未満の温度で加熱するステップと、
前記ニッケル−シリコン化合物を、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜の加熱温度よりも高い温度であって、自由炭素が存在しない状態図の領域内の温度で、アニールするステップと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を加熱するステップは、２００〜５００℃の間の温度で実行されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記アニールするステップは、５００〜８５０℃の間の温度で実行されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜においてシリコンの原子分率の方が大きくなるようなそれぞれの割合に基づく厚さで、ニッケルの層及びシリコンの層をデポジットすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜においてシリコンの原子分率の方が大きくなるようなそれぞれの割合に基づく厚さで、複数のニッケル層及び複数のシリコン層
をデポジットすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、シリコン層の厚さのニッケル層の厚さに対する比率が約１．８１：１〜３．６５：１の間となるように、前記ニッケル及びシリコンをデポジットすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項４記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、前記炭化珪素面上に前記シリコン層をデポジットし、その後前記シリコン層の上に前記ニッケル層をデポジットすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、前記炭化珪素面上に、前記ニッケル及びシリコンを所望の割合で、ニッケル−シリコン層をスパッタ・デポジットすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、ドープした炭化珪素面上に、前記デポジット膜を形成するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、炭化珪素のバルク単結晶及び炭化珪素のエピタキシャル層から成る群から選択した炭化珪素の表面上に、前記デポジット膜を形成するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を形成するステップは、炭化珪素の４Ｈ及び６Ｈポリタイプから成る群から選択したポリタイプを有する炭化珪素の表面上に、前記デポジット膜を形成するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、前記デポジット膜における前記シリコンの原子分率が１／２より大きく２／３未満であり、前記ニッケル−シリコン化合物が化学式Ｎｉ１−ｘＳｉｘ（ただし、１／２＜ｘ＜２／３）で表されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
半導体構造であって、
炭化珪素の層と、
前記炭化珪素層の上にあり、オーミック特質を呈するコンタクトであって、化学式Ｎｉ１−ｘＳｉｘを有する組成で形成され、０．５＜ｘ＜０．６７である、オーミック・コンタクトと
を備え、前記コンタクトは、前記炭化珪素の層の表面上に、ニッケル及びシリコンのデポジット膜を、シリコンの原子分率が０．５０よりも大きく０．６７未満となるように形成し、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を、化学式Ｎｉ１−ｘＳｉｘ（ただし、０．５＜ｘ＜０．６７）で表されるニッケル−シリコン化合物が形成される温度であって、これらの元素のいずれもが炭化珪素と反応する温度未満の温度で加熱することにより形成される、ことを特徴とする半導体構造。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体構造において、前記オーミック・コンタクトは、化学式Ｎｉ０．４８Ｓｉ０．５２を有することを特徴とする半導体構造。
【請求項１５】
請求項１３記載の半導体構造において、前記炭化珪素は、炭化珪素の４Ｈ及び６Ｈポリタイプから成る群から選択したポリタイプを有することを特徴とする半導体構造。
【請求項１６】
請求項１３記載の半導体構造において、前記炭化珪素は、エピタキシャル層又はバルク単結晶から成ることを特徴とする半導体構造。
【請求項１７】
請求項１３記載の半導体構造において、前記炭化珪素は、ｐ型又はｎ型であることを特徴
とする半導体構造。
【請求項１８】
請求項１３記載の半導体構造であって、前記オーミック・コンタクトの抵抗率が１０−３〜１０−５オーム−ｃｍ２の間であることを特徴とする半導体構造。
【請求項１９】
請求項１３記載の半導体構造であって、前記オーミック・コンタクトの抵抗率が１０−５〜１０−７オーム−ｃｍ２の間であることを特徴とする半導体構造。
【請求項２０】
請求項１３記載の半導体構造において、
該半導体構造は更に、前記オーミック・コンタクト上のメタライゼーション層を備えており、
前記オーミック・コンタクトの抵抗率が少なくとも１０−４オーム−ｃｍ２である
ことを特徴とする半導体構造。
【請求項２１】
請求項２０記載の半導体構造において、前記オーミック・コンタクトの抵抗率が、１０−５〜１０−６オーム−ｃｍ２の間であることを特徴とする半導体構造。
【請求項２２】
請求項１３記載の半導体構造において、
前記オーミック・コンタクトは、ｎ型炭化珪素面上のオーミック・コンタクトであり、前記オーミック・コンタクトの比接触抵抗が、３×１０−６〜４×１０−６オーム−ｃｍ２の間であることを特徴とする半導体構造。
【請求項２３】
請求項２２記載の半導体構造において、前記オーミック・コンタクトの比接触抵抗が３．４×１０−６オーム−ｃｍ２であり、比接触抵抗の標準偏差が１．４×１０−７であり、ＴＬＭモデルに対するＲ二乗適合性が０．９９９９９となることを特徴とする半導体構造。
【請求項２４】
請求項１３記載の半導体構造において、
前記オーミック・コンタクトは、ｐ型炭化珪素面上のオーミック・コンタクトであり、前記オーミック・コンタクトの比接触抵抗が、２×１０−３〜３×１０−３オーム−ｃｍ２の間であることを特徴とする半導体構造。
【請求項２５】
請求項２４記載の半導体構造において、前記オーミック・コンタクトの比接触抵抗が２．４×１０−３オーム−ｃｍ２であり、比接触抵抗の標準偏差が１．０×１０−４であり、ＴＬＭモデルに対するＲ二乗適合性が０．９９９８５となることを特徴とする半導体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）内に形成される半導体デバイスに関し、特に、炭化珪素に対する改良オーミック・コンタクト及び改良オーミック・コンタクトの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン及びその他のより一般的な半導体材料と比較して、炭化珪素からなる基板には、半導体の目的には様々な利点がある。これらは、広いバンド・ギャップ、高い飽和ドリフト速度、高い熱電導率、及び高い破壊電圧を含む。また、炭化珪素は「放射線に強く」、物理的にも極めて強く、極めて高温でも安定のままである。これらの特性により、炭化珪素は電力用半導体デバイスに特に適している。
【０００３】
広く認められているように、オーク・コンタクトは、殆ど全ての半導体デバイスにおける基礎的な設計要素である。オーミック・コンタクトの目的は、バイアス（電圧）がコンタクトに印加されたときに、妨害されずに電流を半導体材料に供給することである。オーク・コンタクトは、その意図する使用において、線形及び対称的電流電圧関係を有する（そして、接触抵抗によって表すことができる）界面である。ここでは、オーミック・コンタクトという用語を、その従来から理解されている意味で用いることとする。
【０００４】
従来のＳｉＣに対するオーミック・コンタクトは、通常、金属珪化物の複合体で形成されており、ニッケル−珪化物が一般的で、しかもこれは望ましい選択肢である。一般的に言えば、シリコンと強く反応する金属で形成されたオーミック・コンタクトは、炭化珪素に対して良好なオーミック・コンタクトを形成することが観察されている。これらの金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＺｒを含む。しかしながら、珪化物は界面において「複雑なメタルルジ」(metallurgy)を生成することが多い（米国特許第５，４４２，２００号、第３欄、６４〜６５行）。この’２００特許は、犠牲シリコン層を、炭化珪素の表面とコンタクト金属との間における化学量論的限定要素(stoichiometric limiting element)として使用し、次いで比較的高い温度（９００〜１０５０℃）でアニールして、オーミック特質を生成する。
【０００５】
他の研究者も化学量論ＮｉＳｉを試しているが、成功したのは６Ｈ ＳｉＣのみであり、４Ｈ ＳｉＣでは成功していない（Deeb et al., A Low Temperature Route To Thermodynamically Stable Ohmic Contacts To n-type 6H-SiC（ｎ型６Ｈ−ＳｉＣに対する熱力学的に安定したオーミック・コンタクトへの低温方法）、 Appl. Phys. Lett., Vol. 84, No. 7 (2004)、pages 1117-19）。更に別の者が、化学量論ＮｉＳｉ２に挑み、次いで高温でアニールした（Nakamura et al., NiSi2 Ohmic Contact to n-type 4H-SiC（ｎ型４Ｈ−ＳｉＣに対するＮｉＳｉ２オーミック・コンタクト）、 Materials Science Forum, Vols. 389-393 (2002), pages 889-92)）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
更に、現在のニッケル珪化物は、８００℃よりも高い温度で処理（「アニール」）しないと、オーム的特質を発揮しないことが多い。これらのアニール温度は、一般に、コンタクト内部、コンタクト内部及びそれに隣接する炭素領域に空隙空間を生じ、望ましくないニッケル及びシリコンの結合を生じ、金属−ＳｉＣ界面を広げ、界面の形態及び構造を粗雑にする。
【０００７】
一方、これらの問題は、上面粗さ、コンタクト内及び周囲の拡散経路、ならびに炭化珪素からのコンタクトの潜在的な剥離を生じさせてしまう。これらの項目は、後にデポジットする層の形状を合わせる際には常に問題を生じ、更にデバイスとその環境周囲との間に望ましくない化学反応、通例、雰囲気（酸素）又は水分との反応を一層生じ易くさせる場合も多い。勿論、これらの潜在的な問題は、炭化珪素を第１に魅力的な候補材料とする、高温や環境的に厳しい状況によって悪化する可能性がある。
【０００８】
実際、ある研究者が指摘するところによると、極限に近い動作条件の下でＳｉＣ系デバイスを使用又は検査すると、それらのオーミック・コンタクトの劣化（ＳｉＣの劣化ではない）が制限要因となる。コンタクトの劣化やワイヤ・ボンドの破損がその例である。Cole, et al, Enhanced Performance And Reliability Of Sic High Power Switch Components: An Enabling Technology For Electric Weapons And Propulsion Systems（Ｓｉｃ高電力スイッチ・コンポーネントの性能及び信頼性向上：電気兵器及び推進システムを可能にする技術）、 23d Army Science Conference, December 2 - 5, 2002。ここで述べる場合、ＳｉＣ系デバイスでは、オーミック・コンタクトは、「熱的に安定であり、組成的に不活性であり、力学的にロバストで低抵抗（を呈する）」でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様において、本発明は、炭化珪素に対してオーミック・コンタクトを生成する方法であって、炭化珪素面上に、ニッケル及びシリコンのデポジット膜を、いずれかの元素が炭化珪素と反応する温度未満において、前記デポジット膜におけるシリコンの原子分率がニッケルの原子分率よりも大きくなるようなそれぞれの割合で形成するステップと、前記ニッケル及びシリコンのデポジット膜を、シリコンの原子分率がニッケルの原子分率よりも大きいニッケル−シリコン化合物が形成する温度であるが、いずれかの元素が炭化珪素と反応する温度未満で加熱するステップとを備えている。追加の利点として、得られるコンタクトのオーム的特性は、高温アニール工程を実行することによって、高めることができる。
【００１０】
別の態様では、本発明は、炭化珪素面上にニッケルの層とシリコンの層とを備えているシリコン及びニッケルのデポジット層であって、前記シリコン膜の厚さの前記ニッケル膜の厚さに対する比率が、約１．８１〜３．６５の間である。
更に別の態様では、本発明は、炭化珪素の層と、前記炭化珪素層上にあり、オーム的特質を呈するコンタクトであって、化学式Ｎｉ１−ｘＳｉｘを有する組成で形成され、０．５＜ｘ＜０．６７である、コンタクトとを備えている、半導体構造である。
更に別の態様では、本発明は、前述のオーミック・コンタクト構造と、当該オーミック・コンタクト上のメタライゼーション層とを組み込んだ半導体デバイスである。
本発明の前述の及びその他の目的及び利点、ならびにこれらを達成する方法は、添付図面と関連付けた以下の詳細な説明から一層明確となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、従来技術を検討しこれを改良している、炭化珪素にオーミック・コンタクトを生成する方法である。この方法は、いずれの元素（ニッケル又はシリコン）であっても該元素が炭化珪素と反応する温度未満の温度において、ニッケル及びシリコンの膜を炭化珪素上にデポジット（堆積）することを含み、ニッケル及びシリコンそれぞれの割合が、デポジットした膜におけるシリコンの原子分率がニッケルの原子分率よりも大きくなるようにする。このような組成を「シリコン・リッチ（シリコン高濃度）」であると呼ぶことができる。次いで、本方法は、シリコンの原子分率がニッケルの原子分率よりも大きくなるようにニッケル−シリコン（ニッケル珪化物）化合物を形成する温度であって、いずれの元素であっても該元素が炭化珪素と反応する温度未満の温度で、デポジットしたニッケル及びシリコンの膜を加熱する。
追加の利点として、得られたコンタクトのオーミック特性は、第２の、更に高い温度のアニール工程を実行することによって高めることができる。これについては後に更に詳しく説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明によるオーミック・コンタクトのＳＴＥＭ写真である。コンタクトは、図１及び図２では、垂直に配向されている。左から右に向かって、最初の暗い領域は空間であり、明るい「層」は、ニッケル−珪化物の層であり（サンプルは多少、目視者に向かって傾いている）、次の層は、ニッケル珪化物のバルクであり（この層の中には、ＮｉＳｉ２の集塊を表す小さな球がある）、次いで、ニッケル−珪化物とＳｉＣ面との間に非常に薄く殆ど黒い界面があり、右側に残っている大きな領域はＳｉＣ基板である。
ここでは、「ニッケル珪化物」という用語を広い意味で用い、ニッケル及びシリコンで形成されるあらゆる化合物又は組成を識別することとし、ＮｉＳｉ又はＮｉＳｉ２の化学量論的結合には限定されない。
【００１３】
本発明は、ニッケル、シリコン、及びニッケル−シリコン化合物の特性のいくつかを利用する。これを、図３に含まれる状態図で示す。図３を検討する際に、７００℃未満の状態図は、殆どの部分で７００℃の場合と同一であることがわかる。別の言い方をすれば、ニッケル−シリコン系の相は０〜７００℃の間では同一であるので、７００℃未満におけるニッケル−シリコン系の組成及び相(phase)は、図３における７００℃線を参照することによって理解することができる。
【００１４】
したがって、図３が示すように、シリコン（原子量＝２８．１）の原子百分率は、重量百分率が約３２％よりも大きいときには、５０％よりも大きくなる（ニッケルの原子量は５８．７である）。同様に、約６７％のシリコンの原子百分率において開始して（ニッケル原子１つ当たり２つのシリコン原子として理解することが適当である）、これらの元素は化合物ＮｉＳｉ２を形成する。この化合物は、シリコン・リッチであるが、炭化珪素の４Ｈ又は６Ｈポリタイプに対して必ずしも低抵抗のオーミック・コンタクトを形成するのではない。
同様に、５０重量百分率シリコン未満のニッケル及びシリコンの組成では、オーミック・コンタクトを形成するが、背景技術において明記した問題を生ずる。
【００１５】
したがって、好適な実施形態では、本発明は、５０原子％よりも大きく約６７原子％よりも小さいシリコンの原子分率でニッケル・シリコン化合物を形成し、次いで低温加熱工程においてデポジットした膜を加熱して、シリコンの原子分率が５０原子％よりも大きく、約６７原子％よりも小さいニッケル・シリコン化合物を形成する。
低温工程に好ましい加熱温度は、約２００〜５００℃の間である。約５００℃よりも高い温度では、ニッケル又はシリコン、あるいは双方が炭化珪素と反応し始める。同様に、加熱温度には理論的な下限はないが、約２００℃未満では反応が進むのが非常に遅くなり、したがって、これが有用な生産の目的では実用上の下限を形成する。
【００１６】
好適な実施形態では、本発明は更に、デポジットした膜の加熱温度よりも高い温度で、そして自由炭素が存在しない状態図の領域以内において、ニッケル−シリコン堆積物をアニールする工程を備えている。一般に、温度が高い程、生成されるコンタクトの抵抗は低い。したがって、好適な実施形態では、アニール温度は、できるだけ高くするが、通例、約８５０℃である。何故なら、約８７５℃において潜在的に以前では観察されなかった望ましくない相変化が生じるからであり、更に利用可能な資源が、これらの温度では、温度制御又は測定の小さな刻み幅を設けていないからである。
ここに記載する２つの工程間で区別するために、デポジット膜を形成する工程を「加熱」工程と呼び、低温熱処理を表すこととする。化合物をアニールする工程を「アニール」工程と呼び、高温プロセスを表すこととする。これらの工程間の差は、文脈からも明白であろう。
【００１７】
シリコン・リッチの堆積物を組み込む目的は、更に図４によって示されている。図４は、８５０℃におけるシリコン−ニッケル−炭素系についての三元状態図である。
三元状態図に精通した者であればわかるように、符号を付した各頂点は、当該元素の１００％組成を表す。三角形と交差して通過する線を「タイ・ライン」(tie line)と呼び、これらは、タイ・ラインの終点において示される化合物を有する２つの相が共存する割合を定義する。他の組成や化合物は、これらのタイ・ラインに沿って現れることはない。別の検討では、図全体におけるタイ・ラインは、個々の三元図も定義する。つまり、シリコン、ＮｉＳｉ２、及びＳｉＣによって定義される左下の三角形は、これら３つの組成の１つ以上が存在する可能性があるが、自由ニッケルも自由炭素も存在する可能性がない領域を定義する。これは、ＮｉＳｉ２、ＮｉＳｉ、及びＳｉＣによって定義される三角形でも言えることである。
【００１８】
図４のシリコン・リッチ区域において自由炭素がないことは、本発明に特有の利点を代表する。具体的には、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃ系における状況の全てにおいて（この場合も、８５０℃）シリコンの原子百分率がニッケルよりも高い場合、自由炭素が存在しないことがわかる。したがって、本発明の方法における第１工程は、シリコン・リッチの組成を形成することであり、このようなシリコン・リッチの組成を８５０℃でアニールすることにより、炭素の存在を排除する。炭素を排除することによって、本発明は、炭化珪素上における、金属−珪化物コンタクトに伴う多数の炭素に基づく、又は炭素に関係する、遥かに以前からの問題（例えば、空隙形成）を解消する。
【００１９】
本発明の方法は、有用な多数の組み合わせ(permutations)に適用可能である。本方法は、炭化珪素にドーピングして、抵抗を低下させるのに役立つ程十分な量だけｐ型又はｎ型にする工程を含むことができる。ニッケル及びシリコンをデポジットする工程の前に、ドーピング濃度が高い程、コンタクトの抵抗を低下させるので好ましく、立方センチメートル（ｃｍ３）当たり約１０１９の濃度が現在では好適であり、その後、炭化珪素面上においてニッケル及びシリコンをデポジットする。
【００２０】
ニッケル及びシリコンを追加してデポジット膜を形成する工程は、数種類の方法で実行することができる。一技法では、このステップは、ニッケルの層及びシリコンの層を、それぞれの割合に基づく厚さでデポジットすることを含み、材料の密度に基づいて、シリコンの原子分量の方が大きくなるように生成する。これは、デポジット膜において望ましい。好適な実施形態では、これは、シリコン層の厚さのニッケル層に対する比であり、約１．８１対１〜３．６５対１の間となる。
【００２１】
同様に、デポジット膜を形成する工程は、複数のニッケル層及び複数のシリコン層を、それぞれの割合に基づく厚さにデポジットすることを含むことができ、全体的に、デポジット膜において、シリコンの原子分率が大きくなるように生成する。このような状況では、シリコン層全体の厚さのニッケル層全体の厚さに対する比が、この場合も、約約１．８１対１〜３．６５対１の間となるとよい。
これらの方法の各々において、シリコン層を最初に炭化珪素面に追加し、その後にニッケル層をシリコン層に被着することが好ましい。
更に別の代替案では、デポジット膜は、炭化珪素面上にニッケル及びシリコンの所望の割合で、ニッケル−シリコン層をスパッタデポジットすることによって形成することができる。
【００２２】
オーミック・コンタクトは、炭化珪素のバルク単結晶又は炭化珪素のエピタキシャル層に形成することが最も一般的であるが、適した炭化珪素面であれば、その他のいずれにでも追加することができる。同様に、ニッケル−シリコン系は、４Ｈ又は６Ｈポリタイプのいずれかを有する炭化珪素と共に用いることが好ましいという性質がある。４Ｈ  ＳｉＣへのコンタクトの例を、本明細書の実験の章において記述する。
【００２３】
別の実施形態では、本発明は、炭化珪素面上にニッケルの層及びシリコンの層を備えているデポジット膜であり、シリコン膜の厚さのニッケル膜の厚さに対する比率は、約１．８１：１〜３．６５：１の間である。一方、この実施形態も、複数のシリコンの層及び複数のニッケルの層を備えることもでき（交互層を含む）、シリコン膜層全体の厚さのニッケル膜層全体の厚さに対する比が、約１．８１：１〜３．６５：１の間である。
図５は、デポジット膜の模式図（同一拡縮率ではない）であり、ＳｉＣ１０、シリコン層１１、及びニッケル層１２を含む。
【００２４】
本発明の方法の実施形態におけると同様、デポジットは、ドープした炭化珪素の表面に対して行うことができ、シリコン層が炭化珪素面上にあり、シリコン層上にニッケル層があることが好ましい。この実施形態では、炭化珪素面は、エピタキシャル層又はバルク単結晶から成ることができ、同様に、炭化珪素の４Ｈ及び６Ｈから成る群から選択することが好ましい。
更に別の態様では、本発明は、炭化珪素の層、及びオーミック特質を呈する、炭化珪素層上のコンタクトから成る半導体構造であり、コンタクトは、化学式Ｎｉ１−ｘＳｉｘを有する組成で形成されており、０．５＜ｘ＜０．６７である。好適な実施形態では、コンタクトはＮｉ０．４８Ｓｉ０．５２という化学式を有する。
【００２５】
図６は、本実施形態を示し（この場合も、同一拡縮率ではない）、炭化珪素１０、オーミック・コンタクト１３、及びオーミック・コンタクト１３に隣接してＳｉＣ１０内に相互作用ゾーン１４を備えている。相互作用ゾーン１４は、ニッケル−シリコン組成が勝る領域を表し、これによってグラファイトの形成を極力抑えるか、又は排除する。
この実施形態でも、オーミック・コンタクトを、４Ｈ又は６Ｈポリタイプの炭化珪素に対して形成し、炭化珪素のエピタキシャル層又はバルク単結晶層に対して形成することが最も通例である。先に注記したように、そして実験の章でも更に説明するが、本発明は、ｐ型及びｎ型炭化珪素に対してオーミック特性を生成する。
【００２６】
一方、そして更に別の態様では、したがって、本発明は、ここに記載したオーミック・コンタクトを含む半導体デバイスを備えることができ、通例、オーミック・コンタクトに対するメタライゼーション接続を有する。ここで用いる場合（当技術分野と一貫する）、「メタライゼーション」という用語は、オーミック・コンタクト、したがってデバイスを、他のデバイス及び回路に接続するための方法、及びその結果形成された構造を意味する。メタライゼーションの代表的な態様は、当技術分野では周知であり、Zetterling, PROCESS TECHNOLOGY FOR SILICON CARBIDE DEVICES（炭化珪素デバイスのプロセス技術）（ 2002 INSPEC, pages 134-34）において論じられている。
オーミック・コンタクトは半導体デバイスでは殆ど至る所に存在するので、このようなデバイスを列挙しても、本発明を強調するのではなく、単に曖昧にするに過ぎない。したがって、オーミック・コンタクトを炭化珪素に対して形成するときはいつでも、本発明はそのような目的に対して利点を提供することは、当業者には言うまでもないことである。
【００２７】
実験
最初に、意図するオーミック・コンタクトの領域を準備するが、好ましくは、ｐ又はｎ型の炭化珪素材料を、少なくとも約１×１０１５ｃｍ−３のキャリア濃度にドープする。先に注記したように、１０１９ｃｍ−３の方が好ましい。標準的なフォトリソグラフィ技法を用いて、意図するオーミック・コンタクト領域をパターニングすることができる。次いで、シリコンの薄膜を任意の形態及び構造で、打ち込み領域の表面上にデポジットする。次いで、シリコン膜上にニッケルの薄膜をデポジットして、シリコン膜の厚さのニッケル膜の厚さに対する比が、約１．８１：１〜３．６５：１の間となるようにする。初期加熱（２００〜５００℃の低温熱処理）の後、この膜厚比の範囲は、得られた均質膜において、シリコンの原子分率が約０．５〜０．６７の間となる膜を形成する。シリコンの原子分率は０．５２が好ましい。以前に注記したように、この原子率は、スパッタ・デポジット技法、あるいはその他の任意のＰＶＤ又はＣＶＤ技法であっても、得られるコンタクトに悪影響を及ぼさない限り、これらによっても得ることができる。
【００２８】
約２００〜５００℃の間の温度範囲は、シリコン及びニッケル膜間に十分な拡散を生じさせるのには十分高いが、この温度は、ニッケル又はシリコンと炭化珪素面との間で、何らかの有意な反応が生じるよりも低い温度である。
ニッケル−シリコン二元状態図（図３）によれば、シリコン・リッチのニッケル珪化物は、これらの条件の下においてシリコン及びニッケル薄膜間の反応によって生ずるはずである。このシリコン・リッチのニッケル珪化物膜は、ドープした炭化珪素面上においてオーミック挙動を呈する。得られるオーミック・コンタクトの典型的な抵抗率は、ｐ型コンタクトでは約１０−３オーム−ｃｍ２であり、ｎ型コンタクトでは約１０−５オーム−ｃｍ２である。これは、多数の現在及び今後の電子用途に適していると考えられ、したがって、意図する半導体デバイスの金属に対する金属相互接続のデポジット以外には、コンタクトの処理はこれ以上必要ない。
【００２９】
低抵抗率のコンタクト
更に、相互接続のデポジットに先だってオーミック・コンタクトを処理することによって、低抵抗率（１０−６オーム−ｃｍ２）のオーミック・コンタクトを形成することができる。８５０℃におけるニッケル−シリコン−炭素の状態図（図４）によれば、炭素の平衡相がシリコン・リッチの相の領域に存在する。したがって、シリコン・リッチのニッケル珪化物膜を炭化珪素基板と８５０℃又はその近辺で反応させる（高温アニール）ことにより、平衡炭素相（グラファイトのような）を排除し、珪化物コンタクトの形態及び構造の一貫性を向上させることになる。先に注記したように、図６は、シリコンを過剰にしてグラファイトの形成を極力抑える低抵抗オーミック特性に対する相互作用ゾーン１４におけるニッケル・シリコン相の優勢を示す模式図である。本発明者は、この挙動が呈されるのは、アニール工程を５００〜９００℃の温度範囲で実行したときであり、アニール温度が上昇するに連れてコンタクトの抵抗は全体的に連続して減少することを確認した。
【００３０】
追加の利点として、そして化学量論的に過剰なシリコンのために、ニッケルが蓄積する傾向を回避し、これによって意図する珪化物コンタクトの形態及び構造上の一貫性を向上させる。得られるコンタクトは、従来の方法で形成したものと比較して、相対的に滑らかであり、したがってデバイスの製作中において後からデポジットされる材料層の形状を一致させ易くなる。更に、このために電界破壊抵抗が向上し、デバイスの同等性が向上し、デバイスの信頼性が向上し、製作歩留まりが高くなる。オーミック・コンタクトは半導体デバイスの大多数の一体部分であるので、本発明は、精神的(mental)及び炭化珪素エピタキシャル又はバルク材料間にオーミック・コンタクトを必要とする殆どあらゆる電子デバイスに広く適用可能である。
【００３１】
４Ｈ ＳｉＣ ｎ型材料上における本発明によるシリコン・リッチのニッケル珪化物のオーミック・コンタクトは、３．４×１０−６オーム−ｃｍ２の比接触抵抗を呈し、標準偏差は１．４×１０−７、そして伝送線モデル（ＴＬＭ）に対する「Ｒ二乗」(R-squared)適合性が０．９９９９９となる。
４Ｈ ＳｉＣ ｐ型材料上における本発明によるシリコン濃厚ニッケル珪化物のオーミック・コンタクトは、２．４×１０−６オーム−ｃｍ２の比接触抵抗を呈し、標準偏差は１．０×１０−４、そして伝送線モデル（ＴＬＭ）に対する「Ｒ二乗」適合性が０．９９９８５となる。
このように、ｐ型材料に対するコンタクトは、ｎ型材料に対するコンタクトよりもいくらか抵抗が高いが、オーム的挙動を必要とする用途には有用であるが、必ずしも接触抵抗が低いとは限らない。
【００３２】
図面及び明細書においては、本発明の好適な実施形態を明記し、具体的な用語を採用したが、これらは限定の目的ではなく、汎用的かつ記述的な意味で用いたのであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載事項により規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるオーミック・コンタクトの走査トンネル型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）による断面写真である。
【図２】本発明によるオーミック・コンタクトの走査トンネル型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）断面写真である。
【図３】７００℃〜１５００℃の温度範囲におけるニッケル及びシリコン系の状態図である。
【図４】８５０℃の温度におけるニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、及び炭素（Ｃ）系の三元状態図である。
【図５】本発明によるプレコンタクト構造の模式断面図である。
【図６】本発明によるオーミック・コンタクトの模式断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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