(57)【要約】【課題】オーミックコンタクトを適切に形成するとともに、剥がれ不良を抑制することが可能なＳｉＣ半導体素子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】ＳｉＣ基板１と、ＳｉＣ基板１に導通するカソード電極６と、を備えるショットキーバリアダイオードＡであって、ＳｉＣ基板１とカソード電極６との間に介在するＮｉシリサイド層２をさらに備えており、カソード電極６のうちＮｉシリサイド層２と接する部分は、Ｎｉ以外の金属からなる。【選択図】  図１
2008053291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ基板と、
上記ＳｉＣ基板に導通する電極と、
を備えるＳｉＣ半導体素子であって、
上記ＳｉＣ基板と上記電極との間に介在するＮｉシリサイド層をさらに備えており、
上記電極のうち上記Ｎｉシリサイド層と接する部分は、Ｎｉ以外の金属からなることを特徴とする、ＳｉＣ半導体素子。
【請求項２】
ＳｉＣ基板にＮｉ層を形成する工程と、
上記ＳｉＣ基板および上記Ｎｉ層に対して熱処理を施すことにより、Ｎｉシリサイド層を形成する工程と、
を有する、ＳｉＣ半導体素子の製造方法であって、
上記Ｎｉシリサイド層を形成する工程の後に、少なくとも上記Ｎｉ層のうち残存した部分を除去する工程と、
上記Ｎｉシリサイド層に接する電極を形成する工程と、をさらに有することを特徴とする、ＳｉＣ半導体素子の製造方法。
【請求項３】
上記Ｎｉ層のうち残存した部分を除去する工程は、塩酸過水洗浄のみ、または塩酸過水洗浄およびアンモニア過水洗浄を用いる、請求項２に記載の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、たとえばショットキーバリアダイオードなどのＳｉＣ半導体素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットキーバリアダイオードに代表されるＳｉＣ半導体素子においては、ＳｉＣ基板とＮｉシリサイド層との間にオーミックコンタクトを形成する手法が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。図６は、そのようなショットキーバリアダイオードの一例を示している。同図に示されたショットキーバリアダイオードＸは、ＳｉＣ基板９１、ショットキー電極９４、およびカソード電極９６を備えている。ＳｉＣ基板９１は、Ｎ+サブウエハ層９１ａとＮ-エピタキシャルウエハ層９１ｂとが積層されている。Ｎ-エピタキシャルウエハ層９１ｂには、ガードリング９１ｃが埋め込まれたように形成されている。ＳｉＣ基板９１の上面には、絶縁層９３が形成されている。Ｎ-エピタキシャルウエハ層９１ｂおよびガードリング９１ｃのうち絶縁層９３から露出した部分と、ショットキー電極９４との間には、ショットキーバリアが形成されている。ショットキー電極９４は、金属層９５によって覆われている。
【０００３】
Ｎ+サブウエハ層９１ａとカソード電極９６との間には、Ｎｉ層９２ａおよびＮｉシリサイド層９２ｂが介在している。Ｎｉシリサイド層９２ｂとＮ+サブウエハ層９１ａとの間にはオーミックコンタクトが形成されている。このようなＮｉシリサイド層９２ｂは、たとえばＮ+サブウエハ層９１ａの下面にＮｉ層９２ａを形成した後に、熱処理を施すことによって形成することができる。カソード電極９６は、ショットキーバリアダイオードＸを回路基板などにハンダ付けするために用いられる。
【０００４】
しかしながら、ショットキーバリアダイオードＸをハンダ付けするために、たとえばバキュームツールによってショットキーバリアダイオードＸを持ち上げると、Ｎｉ層９２ａおよびカソード電極９６がＮｉシリサイド層９２ｂから剥がれてしまうという問題が生じていた。この剥がれが生じると、そのショットキーバリアダイオードＸは、不良品として廃棄せざるを得なかった。
【特許文献１】特開平９−８２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、オーミックコンタクトを適切に形成するとともに、剥がれ不良を抑制することが可能なＳｉＣ半導体素子およびその製造方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供されるＳｉＣ半導体素子は、ＳｉＣ基板と、上記ＳｉＣ基板に導通する電極と、を備えるＳｉＣ半導体素子であって、上記ＳｉＣ基板と上記電極との間に介在するＮｉシリサイド層をさらに備えており、上記電極のうち上記Ｎｉシリサイド層と接する部分は、Ｎｉ以外の金属からなることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記Ｎｉシリサイド層と上記ＳｉＣ基板との間にオーミックコンタクトを適切に形成することが可能である。一方、上記Ｎｉシリサイド層と上記電極との間には、剥離の原因となるたとえばＣが析出した層を存在させないことが可能である。したがって、上記ＳｉＣ半導体素子の剥離防止を図ることができる。
【０００８】
本発明の第２の側面によって提供されるＳｉＣ半導体素子の製造方法は、ＳｉＣ基板にＮｉ層を形成する工程と、上記ＳｉＣ基板および上記Ｎｉ層に対して熱処理を施すことにより、Ｎｉシリサイド層を形成する工程と、を有する、ＳｉＣ半導体素子の製造方法であって、上記Ｎｉシリサイド層を形成する工程の後に、少なくとも上記Ｎｉ層のうち残存した部分を除去する工程と、上記Ｎｉシリサイド層に接する電極を形成する工程と、をさらに有することを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、上記Ｎｉシリサイド層を形成する工程において上記Ｎｉシリサイド層と上記Ｎｉ層との間にＣが析出した層が形成されていても、上記Ｎｉ層とともにこのＣが析出した層を除去することが可能である。これにより、上記Ｎｉシリサイド層と上記電極とを強固に接合することができる。したがって、上記ＳｉＣ半導体素子をたとえば回路基板にハンダ付けする作業において、上記ＳｉＣ半導体素子が剥離することを防止することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記Ｎｉ層のうち残存した部分を除去する工程は、塩酸過水洗浄のみ、または塩酸過水洗浄およびアンモニア過水洗浄を用いる。このような構成によれば、上記Ｎｉ層を適切に除去することが可能である。また、上記Ｎｉシリサイド層のごく一部を除去するといったことも可能である。このような手法は、上述したＣが析出した層を除去するのに好適である。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係るＳｉＣ半導体素子としてのショットキーバリアダイオードの一例を示している。本実施形態のショットキーバリアダイオードＡは、ＳｉＣ基板１、Ｎｉシリサイド層２、絶縁層３、ショットキー電極４、金属層５、およびカソード電極６を備えている。ショットキーバリアダイオードＡは、金属と半導体との接触部に生じるショットキーバリアを利用した整流器の一種である。ＰＮ接合を利用した整流器と比べて順方向の電圧降下が小さく、スイッチング速度が速いという性質を有する。
【００１４】
ＳｉＣ基板１は、Ｎ+サブウエハ層１１、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２、およびガードリング１３からなる。Ｎ+サブウエハ層１１は、ｎ+型のＳｉＣからなり、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２を形成するための土台とされるものである。Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２は、ｎ-型のＳｉＣからなり、たとえばＮ+サブウエハ層１１のＳｉ面に形成されている。ガードリング１３は、たとえばＮ-エピタキシャルウエハ層１２の一部に対してイオン注入を施すことにより形成されたものである。ガードリング１３は、ショットキーバリアダイオードＡの耐電圧を高めるために形成されている。
【００１５】
絶縁層３は、たとえばＳｉＯ2からなる環状の部材である。絶縁層３は、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２およびガードリング１３の一部ずつを覆っている。
【００１６】
ショットキー電極４は、たとえばＭｏからなり、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２との間にショットキーバリアを形成するためのものである。ショットキー電極４は、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２およびガードリング１３のうち絶縁層３から露出した部分と接触している。
【００１７】
金属層５は、たとえばＡｌからなり、ショットキー電極４を覆っている。金属層５とショットキー電極４との間には、Ｔｉ、ＭｏＮなどからなる層を介在させてもよい。
【００１８】
Ｎｉシリサイド層２は、ＮｉとＳｉとの化合物からなり、Ｎ+サブウエハ層１１との間にオーミックコンタクトを形成するためのものである。Ｎｉシリサイド層２は、後述するように、Ｎ+サブウエハ層１１とＮｉ層とに熱処理を施すことにより形成することができる。
【００１９】
カソード電極６は、Ｎｉシリサイド層２と接触しており、ショットキーバリアダイオードＡに電子を注入するための電極である。カソード電極６は、ショットキーバリアダイオードＡをたとえば回路基板にハンダ付けするために用いられる。ハンダ付けを良好に行うことが可能な構成として、カソード電極６は、たとえばＮｉシリサイド層２側からＴｉ、Ｎｉ、Ａｇからなる層が積層された構造とされている。
【００２０】
次に、ショットキーバリアダイオードＡの製造方法の一例について、図２〜図５を参照しつつ、以下に説明する。
【００２１】
まず、図２に示すように、Ｎ+サブウエハ層１１のたとえばＣ面上にＮ-型のＳｉＣをエピタキシャル成長させることにより、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２を形成する。Ｎ+サブウエハ層１１およびＮ-エピタキシャルウエハ層１２に対して、たとえば犠牲酸化を用いた表面洗浄を施した後に、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２の一部に対してイオン注入を行い、ガードリング１３を形成する。これにより、ＳｉＣ基板１が得られる。そして、たとえばＳｉＯ2を用いたスパッタリングにより、絶縁層３を形成する。
【００２２】
次いで、図３に示すように、Ｎ+サブウエハ層１１の下面に、Ｎｉ層２Ａを形成する。Ｎｉ層２Ａの形成は、たとえばＮｉを用いたスパッタリングにより行う。
【００２３】
次いで、Ｎｉ層２Ａが形成されたＳｉＣ基板１に対して熱処理を施す。この熱処理は、たとえば、Ａｒ雰囲気において雰囲気温度を１，０００℃とした状態に、ＳｉＣ基板１を２分間放置することにより行う。この熱処理により、Ｎｉ層２Ａの一部とＮ+サブウエハ層１１の一部とが反応し、Ｎｉシリサイド層２が形成される。
【００２４】
次いで、Ｎｉ層２Ａを除去し、Ｎｉシリサイド層２を露出させる。Ｎｉ層２Ａの除去は、たとえば、塩酸過水洗浄を施した後に、Ｏ2プラズマを用いたアッシング処理を施すことにより行う。あるいは、Ｎｉ層２Ａの除去は、塩酸過水洗浄およびアンモニア過水洗浄を施した後に、Ｏ2プラズマを用いたアッシング処理を施すことにより行う。この処理により、Ｎｉ層２Ａのうち、Ｎ+サブウエハ層１１と反応しなかった部分が除去される。また、Ｎｉ層２Ａとともに、Ｎｉシリサイド層２のごく一部を除去してもよい。
【００２５】
この後は、Ｎ-エピタキシャルウエハ層１２およびガードリング１３のうち絶縁膜３から露出した部分を覆うようにたとえばＭｏからなるショットキー電極４を形成する。また、このショットキー電極４を覆うように、たとえばＡｌからなる金属層５を形成する。そして、たとえば金属層５などを保護するための表面保護膜（図示略）を形成した後に、Ｎｉシリサイド層２上にＴｉ層、Ｎｉ層、およびＡｇ層を積層させることによりカソード電極６を形成する。以上の工程を経ることにより、図１に示すショットキーバリアダイオードＡが得られる。
【００２６】
次に、ショットキーバリアダイオードＡの作用について説明する。
【００２７】
発明者らの研究によれば、Ｎｉシリサイド層２を形成するために用いられたＳｉと化合していたＣが、Ｎｉシリサイド層２とＮｉ層２Ａとの間に析出する可能性があることが分かった。このＣは、Ｎｉシリサイド層２とＮｉ層２Ａとが強固に接合することを妨害するおそれがある。このようなＣが析出した層を残存させておくと、ショットキーバリアダイオードＡをたとえば回路基板にハンダ付けする作業において、カソード電極６が剥離する原因となる。本実施形態によれば、Ｎｉ層２Ａを除去する工程によりＮｉシリサイド層２が露出させられる。このため、Ｃが析出した層を適切に除去することが可能である。そして、Ｎｉシリサイド層２とカソード電極６とを強固に接合することができる。したがって、Ｎ+サブウエハ層１１とＮｉシリサイド層２との間にオーミックコンタクトを形成しつつ、ショットキーバリアダイオードＡの剥離を防止することができる。また、Ｎｉ層２Ａを除去すれば、Ｎｉ層２Ａを残存させた構成と比べて、順方向抵抗を小さくすることが可能である。
【００２８】
特に、Ｎｉ層２Ａを除去する工程において、塩酸過水洗浄を用いれば、Ｎｉ層２Ａを適切に除去することが可能である。また、塩酸過水洗浄によれば、Ｎｉシリサイド層２のうち比較的Ｎｉ濃度が高い部分、すなわちＮｉ層２Ａに接する部分などを除去することも可能である。塩酸過水洗浄に加えてアンモニア加水洗浄を行えば、これらの効果をさらに高めることができる。Ｎｉシリサイド層２の一部を除去すれば、上述したＣが析出した層を完全に除去するのに好適である。また、アッシング処理を施すことは、Ｃの除去に有利である。
【００２９】
本発明に係るＳｉＣ半導体素子およびその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＳｉＣ半導体素子およびその製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３０】
Ｎｉ層を除去する処理としては、塩酸過水洗浄またはアンモニア過水洗浄に限定されず、Ｎｉ層を適切に除去可能な処理であればよい。本発明に係るＳｉＣ半導体素子としては、ショットキーバリアダイオードに限定されず、たとえばＭＯＳＦＥＴなど、ＳｉＣを用いた種々の半導体素子が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るショットキーバリアダイオードの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るショットキーバリアダイオードの製造方法の一例において、ＳｉＣ基板にガードリングおよび絶縁層を形成する工程を示す断面図である。
【図３】本発明に係るショットキーバリアダイオードの製造方法の一例において、Ｎｉ層を形成する工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係るショットキーバリアダイオードの製造方法の一例において、Ｎｉシリサイド層を形成する工程を示す断面図である。
【図５】本発明に係るショットキーバリアダイオードの製造方法の一例において、Ｎｉ層を除去する工程を示す断面図である。
【図６】従来のショットキーバリアダイオードの一例を示す、断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ      ショットキーバリアダイオード（ＳｉＣ半導体素子）
１      ＳｉＣ基板
２      Ｎｉシリサイド層
２Ａ    Ｎｉ層
３      絶縁層
４      ショットキー電極
５      金属層
６      カソード電極
１１    Ｎ+サブウエハ層
１２    Ｎ-エピタキシャルウエハ層
１３    ガードリング
【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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