(57)【要約】【課題】コンタクト抵抗が小さく、バラツキの少ないＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法を提供する。【解決手段】本発明のＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法は、ＳｉＣ基板１０上に、Ｓｉ層１１を形成する工程と、Ｓｉ層が形成されたＳｉＣ基板を熱処理する工程と、ＳｉＣ基板上に形成されたＳｉ層を除去する工程と、Ｓｉ層が除去されたＳｉＣ基板上に金属電極１２を形成する工程とを含む。【選択図】図１１
2018190810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ＳｉＣ基板上に、Ｓｉ層を形成する工程と、
（ｂ）前記Ｓｉ層が形成された前記ＳｉＣ基板を熱処理する工程と、
（ｃ）前記ＳｉＣ基板上に形成された前記Ｓｉ層を除去する工程と、
（ｄ）前記Ｓｉ層が除去された前記ＳｉＣ基板上に金属電極を形成する工程
とを含む、ＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）において、前記ＳｉＣ基板と前記Ｓｉ層との界面に、前記ＳｉＣ基板とＳｉとＣの組成比が異なるＳｉＣ界面層が形成され、
前記工程（ｃ）において、前記Ｓｉ層が除去された後、前記ＳｉＣ基板の表面に、前記ＳｉＣ界面層が残存している、請求項１に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）において、前記ＳｉＣ基板上に形成される前記Ｓｉ層の厚みは、１０〜１００ｎｍの範囲にある、請求項１に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）において、前記ＳｉＣ基板と前記Ｓｉ層との界面に形成される前記ＳｉＣ界面層の厚みは、１０ｎｍ以下である、請求項２に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）において、前記ＳｉＣ基板の熱処理は、１０００〜１４００℃の範囲の温度で行われる、請求項１に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）において、前記Ｓｉ層には、ｎ型またはｐ型の不純物が含有されている、請求項１に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）において、前記ＳｉＣ基板上に形成する金属電極は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、またはこれらの合金のいずれかの材料からなる、請求項１に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項８】
ＳｉＣ基板の表面に、ソース及びドレイン領域を形成する工程と、
少なくとも前記ソース、ドレイン領域を含む前記ＳｉＣ基板上に、Ｓｉ層を形成する工程と、
前記Ｓｉ層が形成された前記ＳｉＣ基板上に、絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を選択的にエッチングして、ゲート領域となる前記ＳｉＣ基板表面を露出する工程と、
前記露出した前記ＳｉＣ基板表面を熱処理して、ゲート酸化膜を形成する工程と、
前記ソース及びドレイン領域上の前記Ｓｉ層及び前記絶縁膜を選択的にエッチングして、コンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内、及び前記ゲート酸化膜上に、それぞれ、金属電極を形成する工程と
を含む、ＳｉＣ半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）基板上にオーミック電極を形成する方法、及び、その方法を用いたＳｉＣ半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳｉＣ基板上にオーミック電極を形成する方法として、ＳｉＣ基板上にＮｉ等の金属を形成した後、高温熱処理を行って、ＳｉＣ基板表面に金属シリサイド層を形成する方法（シリサイド化）が知られている（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
しかしながら、上記の方法では、シリサイド化する際に、電極表面に炭素が析出するため、電極上に形成した配線層との密着性が低下し、これにより、配線層が剥離するという問題が生じる。また、ＳｉＣ基板を用いてＭＯＳＦＥＴを製造する場合、ＳｉＣ基板表面に、熱酸化によりゲート酸化膜を形成した後、ＳｉＣ／ゲート酸化膜界面の欠陥密度を減らすために、ＮＯ（亜酸化窒素）中でアニールする工程を行っているが、その後、オーミック電極を形成するためのシリサイド化工程が行われると、ＮＯアニールの効果が弱まるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７７２４０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Hiroaki Hanafusa他7名、Materials Science Forum Vols. 778-780(2014)、pp649-652
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者等は、非特許文献１で、シリサイド化によらないオーミック電極の形成方法を提案している。この方法は、ｎ型ＳｉＣ基板上に高濃度にＰ（リン）をドープしたアモルファスＳｉ層を堆積し、結晶化熱処理を行った後、Ａｌ（アルミニウム）を堆積して、Ａｌ／ｎ−Ｓｉ／ｎ−ＳｉＣ構造（Ｓｉ層挿入構造）からなるオーミック電極を形成するものである。この方法は、金属電極を堆積した後に、高温熱処理（シリサイド化）が行われないため、従来のシリサイド化によるオーミック電極において生じていた上記の問題を解決することができる。
【０００７】
しかしながら、このような構造は、ＳｉＣ基板と金属（Ａｌ）との間にＳｉ層が挿入されているため、コンタクト抵抗が大きくなるという問題がある。また、後述するように、ＳｉＣ基板上に形成されたＳｉ層を高温熱処理すると、Ｓｉ層表面に島状の突起が形成され、これにより、コンタクト抵抗にバラツキが生じるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、コンタクト抵抗が小さく、バラツキの少ないＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法は、ＳｉＣ基板上に、Ｓｉ層を形成する工程と、Ｓｉ層が形成されたＳｉＣ基板を熱処理する工程と、ＳｉＣ基板上に形成されたＳｉ層を除去する工程と、Ｓｉ層が除去されたＳｉＣ基板上に金属電極を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コンタクト抵抗が小さく、バラツキの少ないＳｉＣ半導体素子のオーミック電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、シリサイド化によらないオーミック電極の形成方法を示した工程図である。
【図２】プロセスＡ及びプロセスＢで形成したオーミック電極の電流−電圧特性を示したグラフである。
【図３】プロセスＡで形成したＡｌ／ｎ−Ｓｉ層／ｎ−ＳｉＣ構造のエネルギーバンド図を示したもので、（ａ）は接合前の各層のエネルギーバンド図、（ｂ）は接合後のエネルギーバンド図である。
【図４】Ｓｉ層にドープする不純物に対する電流−電圧特性の測定結果を示したグラフである。
【図５】プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極におけるコンタクト抵抗率の温度依存性を示したグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、プロセスＢの各工程における表面状態を観察したＳＥＭ像である。
【図７】プロセスＡで作成したＡｌ／ｎ−Ｓｉ／ｎ−ＳｉＣ構造の断面ＴＥＭ像である。
【図８】Ｓｉキャップアニールを行ったＳｉＣ基板表面のＨＡＸＰＥＳによる分析結果を示したグラフである。
【図９】予想されるＡｕ／ｎ−ＳｉＣ構造のエネルギーバンド構造を示した図である。
【図１０】Ｓｉキャップアニールにより形成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造のＳＩＭＳによる測定結果を示したグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態におけるＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法を示した工程図である。
【図１２】金属電極の種類を変えてオーミック電極を形成したときの、電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一施形態におけるＳｉＣ半導体素子の製造方法を示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明を想到するに至った経緯を説明する。
【００１３】
本願発明者等は、非特許文献１で提案したＡｌ／ｎ−Ｓｉ／ｎ−ＳｉＣ構造（Ｓｉ層挿入構造）を検討していたところ、次のような知見を得た。
【００１４】
図１（ａ）〜（ｅ）は、検討を行ったオーミック電極の形成方法を示した工程図で、プロセスＡは、非特許文献１で提案した工程を示し、プロセスＢは、新たに検討した工程を示す。検討を行ったプロセスＡ及びプロセスＢの具体的条件は、以下の通りである。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示すように、ｎ型の４Ｈ−ＳｉＣ基板１０の表面に、ＲＦスパッタ法で、厚さが５０ｎｍで、濃度５×１０１９／ｃｍ３のＰをドープしたアモルファスＳｉ層１１を堆積した。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、Ｓｉ層１１が堆積されたＳｉＣ基板１０を、ランプ炉で、Ａｒ雰囲気中、１２９０℃の温度で、４０秒間、熱処理を行った。
【００１７】
次に、プロセスＡでは、Ｓｉ層１１の表面に、真空蒸着法で、厚さが２００ｎｍのＡｌ膜１２を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、Ａｌ膜１２及びＳｉ層１１を選択的にエッチングして、Ａｌ／ｎ−Ｓｉ層／ｎ−ＳｉＣ構造の電極を形成した。
【００１８】
一方、プロセスＢでは、図１（ｂ）に示した工程の後、図１（ｄ）に示すように、Ｓｉ層１１を、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液で除去する。
【００１９】
その後、図１（ｅ）に示すように、Ｓｉ層１１の表面に、真空蒸着法で、厚さが２００ｎｍのＡｌ膜１２を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、Ａｌ膜１２を選択的にエッチングして、Ａｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極を形成した。
【００２０】
図２は、プロセスＡ及びプロセスＢで形成した電極に対して、電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。矢印Ａ及びＢで示したグラフが、プロセスＡ及びプロセスＢで形成した電極の電流−電圧特性を示し、共に、オーミック特性を有していることが分かる。なお、矢印Ｃで示したグラフは、比較のために、ＳｉＣ基板１０上に、直接Ａｌ膜１２を形成して、Ａｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極を形成した場合の電流−電圧特性を示し、ショットキー特性を有している。
【００２１】
図３は、プロセスＡで形成したＡｌ／ｎ−Ｓｉ層／ｎ−ＳｉＣ構造のエネルギーバンド図を示したもので、（ａ）は、接合前の各層のエネルギーバンド図、（ｂ）は、接合後のエネルギーバンド図である。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、ｎ−Ｓｉ層１１とｎ−ＳｉＣ１０との間のエネルギー障壁（φＢ）は、０．８５ｅＶと高いため、このような単純なエネルギーバンド図では、プロセスＡで形成したＡｌ／ｎ−Ｓｉ層／ｎ−ＳｉＣ構造でオーミック特性が得られる理由を説明することができない。
【００２３】
このような結果を踏まえ、本願発明者等は、Ｓｉ層１１の有無により、オーミック特性に大きな差が生じていないことから、図１（ｂ）に示した、ＳｉＣ基板１０の表面にＳｉ層１１を堆積した状態で行う熱処理工程（以下、「Ｓｉキャップアニール」と呼ぶ）が、オーミック特性が得られる要因ではないかと考えた。
【００２４】
次に、本願発明者等は、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極において、Ｓｉ層１１にドープする不純物の電流−電圧特性への影響を調べた。図４は、その結果を示したグラフで、実線で示したグラフが不純物をドープした場合の電流−電圧特性を示し、破線で示したグラフが、濃度５×１０１９／ｃｍ３のＰをドープした場合の電流−電圧特性を示す。
【００２５】
図４に示すように、コンタクト抵抗は、Ｐをドープした方が小さかったが、両方とも、オーミック特性が得られた。これにより、Ｓｉ層１１にドープする不純物は、オーミック特性が得られる要因ではないことが分かった。
【００２６】
さらに、本願発明者等は、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極において、コンタクト抵抗率（ρｃ）の温度依存性を調べた。図５は、その結果を示したグラフで、矢印（Ａ）で示したグラフが、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ（Ｓｉキャップアニール）構造のオーミック電極の温度依存性を示す。なお、図５には、比較として、従来のシリサイド化によるオーミック電極の温度依存性を示している。矢印（Ｂ）で示したグラフが、Ｎｉを電極としたＮｉ／ｎ−ＳｉＣ（シリサイド化）構造の電極の温度依存性を示し、矢印（Ｃ）で示したグラフが、Ｔｉを電極としたＴｉ／ｎ−ＳｉＣ（シリサイド化）構造の電極の温度依存性を示す。
【００２７】
図５に示すように、シリサイド化によるオーミック電極のコンタクト抵抗率は、温度依存性が見られたのに対し、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造のオーミック電極のコンタクト抵抗率の温度依存性は見られなかった。このことから、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極において得られるオーミック特性は、温度に依存しないトンネル伝導によることが示唆される。
【００２８】
次に、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の構造的変化を見るために、プロセスＢの各工程における表面状態を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。図６は、その結果を示したＳＥＭ像で、（ａ）は、Ｓｉ層１１を形成する前のＳｉＣ基板１０表面のＳＥＭ像、（ｂ）は、ＳｉＣ基板１０上にＳｉ層１１を堆積した後のＳｉ層１１表面のＳＥＭ像、（ｃ）は、Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０を熱処理した後のＳｉ層１１表面のＳＥＭ像、（ｄ）は、ＳｉＣ基板１０の熱処理後、Ｓｉ層１１を除去した後のＳｉＣ基板１０表面のＳＥＭ像である。
【００２９】
図６（ｃ）に示すように、ＳｉＣ基板１０を熱処理した後、Ｓｉ層１１の表面に、幅１μｍ程度の突起１１Ａが島状に形成されているのが確認された。また、図６（ｄ）に示すように、ＳｉＣ基板１０表面に、幅１μｍ程度の島状の斑点１０Ａが確認された。これらの結果から、Ｓｉ層１１を堆積した状態で行う熱処理工程（Ｓｉキャップアニール）で、ＳｉＣ基板１０とＳｉ層１１との界面において、何らかの反応が起きているものと考えられる。
【００３０】
さらに、ＳｉＣ基板１０とＳｉ層１１との界面状態を見るために、プロセスＡで作成したＡｌ／ｎ−Ｓｉ／ｎ−ＳｉＣ構造の断面を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した。なお、観察を容易にするために、観察用の試料では、Ａｌ膜１２の表面に保護層２０とダミー層２１とを形成している。
【００３１】
図７は、その結果を示した断面ＴＥＭ像で、ＳｉＣ基板１０の表面に、島状の突起１１Ａが形成されているのが確認された。また、突起１１Ａが形成されていない領域Ａを拡大した断面ＴＥＭ像では、ＳｉＣ基板１０の表面に、厚さが１ｎｍ程度の層１０Ａが形成されているのが確認された。この層（以下、「界面層」と呼ぶ）１０Ａが、図６（ｄ）のＳＥＭ像で確認された島状の斑点１０Ａに相当すると考えられ、オーミック特性の要因になっているものと推察される。
【００３２】
Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０を熱処理したとき、ＳｉＣ基板１０上に、島状の突起１１Ａが形成されるのは、次のような理由によるものと考えられる。
【００３３】
すなわち、ＳｉＣ基板１０と格子定数の異なるＳｉ層１１を形成したとき、Ｓｉ層１１は歪みを持ち、このＳｉ層１１に高温熱処理が加えられると、Ｓｉ層１１の歪みエネルギーが増大して、Ｓ-Ｋ（Stranski-Krastanov）成長モードが起こり、Ｓｉが凝集して、島状の突起１１Ａに成長したものと考えられる。なお、突起１１Ａが形成されていないＳｉ層１１は、二次元膜構造として残り、これが、ＳｉＣ基板１０と反応して、ＳｉＣ界面層１０Ａが形成されたものと考えられる。
【００３４】
次に、表面に界面層１０Ａが形成されたＳｉＣ基板１０の表面状態をさらに詳しく調べるために、Ｓｉキャップアニールを行ったＳｉＣ基板１０の表面を、硬Ｘ線光電子分光法(ＨＡＸＰＥＳ）を用いて分析した。図８（ａ）は、その結果を示したＳｉＣ及びＳｉのＳｉ２ｐスペクトルで、図８（ｂ）に示すように、光電子取り出し角（ＴＯＡ）が８０°と２０°におけるＳｉ２ｐスペクトルを、それぞれ示している。
【００３５】
図８（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板１０表面の浅い領域（ＴＯＡ：２０°）において、ＳｉＣ（Ｓｉ２ｐ１／２）のピークと、Ｓｉ（Ｓｉ２ｐ１／２）のピークとの間に、矢印Ｐで示す新たなピークが見られた。また、ＳｉＣ（Ｓｉ２ｐ１／２）のピークが、Ｓｉ（Ｓｉ２ｐ３／２）のピークを基準（１００ｅＶ）にすると、ＴＯＡ２０°では、ＴＯＡ８０°と比較して、約０．２１ｅＶ、低エネルギー側へシフトしているのが見られた。これらの結果から、ＳｉキャップアニールしたＳｉＣ基板１０の表面において、エネルギーバンド構造が変化していることが予測される。
【００３６】
図９は、図８（ａ）に示した測定結果から予測される、Ａｕ／ｎ−ＳｉＣ構造のエネルギーバンド構造を示したものである。なお、ここでは、電極材料をＡｕ（金）とした。また、界面層１０Ａは、ＳｉＣ基板１０と同じ組成からなり、界面層１０Ａの空乏層は、１ｎｍ以下になると仮定した。
【００３７】
図９に示すように、Ａｕ（１２）と界面層（１０Ａ）との間の障壁は、１ｎｍ程度と非常に薄く、Ａｕ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極において得られるオーミック特性は、トンネル伝導によるものと考えられる。
【００３８】
また、エネルギーバンド構造の変化を調べるために、Ｓｉキャップアニールにより形成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の界面近傍における元素成分を、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて測定した。図１０は、その結果を示したグラフで、曲線（１）が、Ｃ（炭素）の深さ方向の濃度分布、曲線（２）が、Ｓｉ（珪素）の深さ方向の濃度分布、曲線（３）が、Ａｌ（アルミニウム）の深さ方向の濃度分布を示す。
【００３９】
図１０に示すように、ＳｉＣ基板１０の表面近傍において、Ｓｉの濃度の方が、Ｃの濃度よりも早く減少していることが分かる。このことは、ＳｉＣ基板１０の表面に形成された界面層１０Ａが、ＳｉＣ基板１０よりもＳｉの組成比が減少したＳｉＣ層からなることを示している。
【００４０】
ＳｉキャップアニールしたＳｉＣ基板１０表面のエネルギーバンド構造が、図９に示したような構造に変化したのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００４１】
すなわち、Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０を熱処理する工程において、ＳｉＣ基板１０表面のＳｉがＳｉ層１１中に拡散し、その結果、ＳｉＣ基板１０表面に格子欠陥が多数発生し、これにより、ＳｉＣ基板１０の表面に、高濃度にキャリアが存在する界面層１０Ａが形成されたものと考えられる。
【００４２】
以上、種々の検討を行って得た知見により、プロセスＢで作成したＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極においてオーミック特性が得られたのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００４３】
すなわち、ＳｉＣ基板１０上にＳｉ層１１を堆積した後、熱処理（Ｓｉキャップアニール）をすることによって、ＳｉＣ基板１０表面に、ＳｉＣ基板１０と組成比の異なる、非常に薄いＳｉＣ界面層１０Ａが形成される。その結果、Ｓｉ層１１を除去したＳｉＣ基板１０上にＡｌ（金属電極）１２を形成してＡｌ／ｎ−ＳｉＣ構造の電極を形成したとき、電子がＳｉＣ界面層１０Ａをトンネル伝導することにより、オーミック特性が得られたものと考えられる。
【００４４】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態におけるＳｉＣ半導体素子のオーミック電極の形成方法を示した工程図である。
【００４５】
まず、図１１（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板１０の上に、Ｓｉ層１１を形成する。ＳｉＣ基板１０は、少なくともオーミック電極を形成する領域表面に、ｎ型不純物が導入された領域を形成しておくことが好ましい。また、Ｓｉ層１１は、例えば、ＲＦスパッタ法により形成することができ、Ｓｉ層１１の厚みは、１０〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、Ｓｉ層１１には、ｎ型不純物をドープしておいてもよい。
【００４６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０を熱処理する。熱処理は、不活性雰囲気中で、１０００〜１４００℃の範囲の温度で行うことが好ましい。このとき、ＳｉＣ基板１０とＳｉ層１１との界面に、ＳｉＣ基板１０とＳｉとＣの組成比が異なるＳｉＣ界面層１０Ａが形成される。ここで、ＳｉＣ界面層１０Ａの厚みは、好ましくは、１０ｎｍ以下である。
【００４７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、ＳｉＣ基板１０上に形成されたＳｉ層１１を除去する。ここで、Ｓｉ層１１が除去された後、ＳｉＣ基板１０の表面には、ＳｉＣ界面層１０Ａが残存している。なお、Ｓｉ層１１の除去は、例えば、ＴＭＡＨ溶液等を用いて行うことができる。
【００４８】
次に、Ｓｉ層１１が除去されたＳｉＣ基板１０上に金属電極１２を形成する。なお、金属電極１２は、オーミック電極形成領域にパターニングされている。
【００４９】
本実施形態におけるオーミック電極の形成方法によれば、シリサイド化によらないオーミック電極を形成することができる。そのため、金属電極を堆積した後の高温熱処理（シリサイド化）が不要なため、従来のシリサイド化によるオーミック電極において生じていた種々の問題を解決することができる。
【００５０】
また、本実施形態におけるオーミック電極の形成方法によれば、Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０を高温熱処理（Ｓｉキャップアニール）した後、Ｓｉ層が除去されたＳｉＣ基板１０上に金属電極１２を形成するため、ＳｉＣ基板１０と金属電極１２との間にＳｉ層１１が挿入されていないので、コンタクト抵抗を低減することができる。また、Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０を高温熱処理すると、Ｓｉ層１１表面に島状の突起１１Ａが形成されるが、Ｓｉ層が除去されたＳｉＣ基板１０上に金属電極１２を形成するため、コンタクト抵抗のバラツキを抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態における方法で形成したオーミック電極は、金属電極１２／界面層１０Ａ間のトンネル伝導によりオーミック特性を得ていることから、仕事関数の大きな金属電極を用いても、オーミック特性を得ることができる。なお、コンタクト抵抗は、金属電極の仕事関数に依らず、界面層１０Ａ／ＳｉＣ基板１０間のエネルギーバンド構造で律速される。
【００５２】
図１２は、金属電極の種類を変えて、コンタクト電極を形成したときの、電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。曲線（１）〜（４）は、それぞれ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉを金属電極に用いたときの電流−電圧特性を示す。図１２に示すように、全ての金属電極において、オーミック特性が得られていることが分かる。
【００５３】
本発明のオーミック電極の形成方法は、ＳｉＣ半導体素子の製造方法におけるオーミック電極の形成工程に適用することができる。
【００５４】
図１３（ａ）〜（ｆ）は、本発明のオーミック電極の形成方法を用いたＳｉＣ半導体素子の製造方法の一例を示した工程図である。ここで例示するＳｉＣ半導体素子は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴである。
【００５５】
まず、図１３（ａ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ基板１上にｎ型エピタキシャル層２が形成されたＳｉＣ基板１０の表面に、ｐ型不純物領域１３、及びｎ型不純物領域１４を、例えば、イオン注入により形成する。そして、イオン注入をした後、ＳｉＣ基板１０を、１７００〜２０００℃の温度で熱処理を行い、不純物の活性化を行う。ｐ型不純物は、例えばＡｌ等を用いることができ、ｎ型不純物は、例えばＰなどを用いることができる。なお、ｎ型不純物領域１４は、ソース及びドレイン領域となるところである。
【００５６】
次に、図１３（ｂ）に示すように、少なくともソース及びドレイン領域を含むＳｉＣ基板１０上に、Ｓｉ層１１を形成する。Ｓｉ層１１は、例えば、ＲＦスパッタ法により形成することができ、Ｓｉ層１１の厚みは、１０〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、Ｓｉ層１１には、ｎ型不純物をドープしておいてもよい。
【００５７】
次に、図１３（ｃ）に示すように、Ｓｉ層１１が形成されたＳｉＣ基板１０上に、絶縁膜１５を形成する。絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＯ２膜等をＣＶＤ法を用いて形成することができる。そして、絶縁膜１５を選択的にエッチングして、ゲート領域となるＳｉＣ基板１０の表面を露出する。
【００５８】
次に、図１３（ｄ）に示すように、露出したＳｉＣ基板１０の表面を、例えば、１２００℃で熱酸化して、ゲート酸化膜１６を形成する。このとき、Ｓｉ層１１も同時に熱処理されるため、ＳｉＣ基板１０のソース及びドレイン領域の表面に、ＳｉＣ界面層（不図示）が形成される。なお、Ｓｉ層１１は、厚い絶縁膜１５によって覆われているため、Ｓｉ層１１は熱酸化されず、ＳｉＣ界面層は消失しない。なお、ＳｉＣ基板１０／ゲート酸化膜１６界面の欠陥密度を減らすために、ゲート酸化膜１６を形成した後、ＳｉＣ基板１０を、ＮＯ中でアニールするのが好ましい。
【００５９】
次に、図１３（ｅ）に示すように、ソース及びドレイン領域上のＳｉ層１１及び絶縁膜１５を選択的にエッチングして、コンタクトホール１７を形成する。
【００６０】
最後に、図１３（ｆ）に示すように、コンタクトホール１７内、及びゲート酸化膜１６上に、それぞれ、金属電極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを形成する。これにより、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴが製造される。
【００６１】
本実施形態におけるＳｉＣ半導体素子の製造方法によれば、ソース及びドレイン領域に、Ｓｉキャップアニールにより形成された金属／ｎ−ＳｉＣ構造のオーミック電極が形成されるため、ソース及びドレイン電極は、オーミック特性を得ることができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＮＯアニールを行った後に、オーミック電極を形成するためのシリサイド化工程が不要なため、ＮＯアニールの効果（ＳｉＣ／ゲート酸化膜界面の欠陥密度の低減）が弱まることはない。
【００６３】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、ＳｉＣ界面層１０Ａが、ＳｉＣ基板１０よりもＳｉの組成比が減少したＳｉＣ層からなるとしたが、ＳｉＣ基板１０よりもＳｉの組成比が増加したＳｉＣ層からなっていてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、Ｓｉ層１１にｎ型不純物をドープした例を説明したが、ｐ型の不純物をドープしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０      ＳｉＣ基板 
１０Ａ    ＳｉＣ界面層 
１１      Ｓｉ層 
１１Ａ    突起 
１２      Ａｌ膜（金属電極） 
【図１】
2018190810.tif 000003
【図２】
2018190810.tif 000004
【図３】
2018190810.tif 000005
【図４】
2018190810.tif 000006
【図５】
2018190810.tif 000007
【図６】
2018190810.tif 000008
【図７】
2018190810.tif 000009
【図８】
2018190810.tif 000010
【図９】
2018190810.tif 000011
【図１０】
2018190810.tif 000012
【図１１】
2018190810.tif 000013
【図１２】
2018190810.tif 000014
【図１３】
2018190810.tif 000015