(57)【要約】【課題】安定した特性を有する、ショットキ電極を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】ショットキ電極が形成されるＮ-低濃度層２の表面側が熱酸化膜５を介して熱処理装置のサセプタ１１に接するように配置する。すなわち、熱酸化膜５の全表面をサセプタ１１に接触させた状態で、Ｎ+高濃度基板１及びＮ-低濃度層２の積層構造を配置する。この配置状態で、Ｎ+高濃度基板１の裏面上に金属で形成されるオーミック電極７を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 炭化珪素半導体基体の一方主面上の全面に絶縁膜を形成するステップと、
(b) 前記絶縁膜の全表面を接触させてサセプタ上に前記炭化珪素半導体基体を配置し、この配置状態で前記炭化珪素半導体基体の他方主面上に金属からなるオーミック電極を形成するステップと、
(c) 前記絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記炭化珪素半導体基体の一方主面の少なくとも一部を露出させた後、当該露出面上にショットキ電極を形成するステップと、
を備える炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
(a) 炭化珪素半導体基体の一方主面上の全面に第１の絶縁膜を形成するステップと、
(b) 前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成するステップと、
(c) 前記第１及び第２の絶縁膜が前記炭化珪素半導体基体の一方主面上に形成された状態で、前記炭化珪素半導体基体の他方主面上に金属からなるオーミック電極を形成するステップと、
(d) 前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記炭化珪素半導体基体の一方主面の少なくとも一部を露出させた後、当該露出面上にショットキ電極を形成するステップとを備える、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁膜は積層される第１及び第２の絶縁膜を含み、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２あるいは請求項３記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記第２の絶縁膜は二酸化珪素膜を含む、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記二酸化珪素膜はリンを含むＰＳＧ(Phospho-Silicate Glass)膜を含む、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２あるいは請求項３記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記第２の絶縁膜は窒化珪素膜を含む、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素を材料とし、ショットキ電極を有する炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のショットキ電極を有する炭化珪素半導体装置、例えばショットキバリアダイオードでは電極を形成する際の製造方法は主要な工程は以下の内容で行われていた。すなわち、炭化珪素層全体（炭化珪素半導体基体）を酸化した後、裏面の酸化膜を除去して金属膜を堆積させ、これを熱処理することによりオーミック電極を形成し、その後ショットキ電極を形成していた。
【０００３】
このような製造方法は、例えば、特許文献１に開示されている。この製造方法では、裏面にオーミック電極を形成するために少なくとも９００℃以上の高温の熱処理が必要である。このため、このような高温の熱処理によりショットキバリアの性能劣化を防止するため、必ず、オーミック電極形成後にショットキ電極を形成してした。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０２８８３号公報（段落[００４４]，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の炭化珪素半導体装置の製造方法においては、一般的にショットキ電極が形成される（０００１）面での酸化速度が遅いため、ショットキ電極が直接形成される炭化珪素半導体層上に保護膜として形成される二酸化珪素膜等の熱酸化膜の膜厚が薄く、オーミック電極形成の際の熱処理等の工程において、上記炭化珪素半導体層におけるショットキ電極形成面が金属元素による汚染を被りやすい。このため、炭化珪素半導体装置の特性異常が起こりやすいという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、安定した特性を有する、ショットキ電極を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法は、(a) 炭化珪素半導体基体の一方主面上の全面に絶縁膜を形成するステップと、(b) 前記絶縁膜の全表面を接触させてサセプタ上に前記炭化珪素半導体基体を配置し、この配置状態で前記炭化珪素半導体基体の他方主面上に金属からなるオーミック電極を形成するステップと、(c) 前記絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記炭化珪素半導体基体の一方主面の少なくとも一部を露出させた後、当該露出面上にショットキ電極を形成するステップとを備える。
【０００８】
この発明に係る請求項２記載の炭化珪素半導体装置の製造方法は、(a) 炭化珪素半導体基体の一方主面上の全面に第１の絶縁膜を形成するステップと、(b) 前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成するステップと、(c) 前記第１及び第２の絶縁膜が前記炭化珪素半導体基体の一方主面上に形成された状態で、前記炭化珪素半導体基体の他方主面上に金属からなるオーミック電極を形成するステップと、(d) 前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記炭化珪素半導体基体の一方主面の少なくとも一部を露出させた後、当該露出面上にショットキ電極を形成するステップとをさらに備える。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法におけるステップ(b) は、絶縁膜の表面の全面を接触させてサセプタ上に炭化珪素半導体基体を配置した状態で、炭化珪素半導体基体の他方主面上に金属からなるオーミック電極を形成している。
【００１０】
このため、オーミック電極形成時に飛散する金属原子は絶縁膜の表面に到達することはなく、まして炭化珪素半導体基体の一方主面側の領域に到達することはない。その結果、炭化珪素半導体基体の一方主面上に、ショットキ電極を形成した場合には良好なショットキ特性を得ることができ、良好な特性のオーミック電極を有する炭化珪素半導体装置を得ることができる効果を奏する。
【００１１】
この発明における請求項２記載の炭化珪素半導体装置の製造方法のステップ(c) は、第１及び第２の絶縁膜が炭化珪素半導体基体の一方主面上に形成された状態で、前記炭化珪素半導体基体の他方主面上に金属からなるオーミック電極を形成している。
【００１２】
したがって、ステップ(c) のオーミック電極の形成時に金属汚染を受けたとしても、金属原子は上記第１及び第２の絶縁膜の表面および内部に留まり、炭化珪素半導体基体の一方主面側の領域に到達することがない。その結果、特性が良好でばらつきの少ない、ショットキ電極を有する炭化珪素半導体装置を得ることができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１〜図３はこの発明の実施の形態１である炭化珪素半導体装置の製造方法の主要工程を示す断面図である。以下、これらの図を参照して実施の形態１による炭化珪素半導体装置の製造方法の説明を行う。
【００１４】
まず、既存の工程（例えば、特許文献１の図４〜図６で示す工程（オーミック電極２の形成は除く））を経て、図１で示す構造を得る。
【００１５】
図１に示すように、炭化珪素半導体より形成され、低抵抗のＮ+高濃度基板１の表面に炭化珪素半導体より構成されるＮ-低濃度層２を形成し、Ｎ+高濃度基板１及びＮ-低濃度層２からなる積層構造（炭化珪素半導体基体）を得る。そして、Ｎ-低濃度層２の表面内に耐圧構造を得るべくガードリング領域となるＰ型注入領域３を選択的に形成する。
【００１６】
その後、Ｐ型注入領域３を含むＮ-低濃度層２の表面上（炭化珪素半導体基体の一方主面上）に保護膜となる熱酸化膜５を形成する。この場合、熱酸化膜５は二酸化珪素膜を意味する。
【００１７】
次に、図２に示すように、金属膜で形成されるオーミック電極７の面が上向きに、つまりショットキ電極が形成されるＮ―低濃度層２の表面側（図中下側）が熱酸化膜５を介して熱処理装置のサセプタ１１に接するように配置する。すなわち、熱酸化膜５の全表面をサセプタ１１に接触させた状態で、Ｎ+高濃度基板１及びＮ-低濃度層２の積層構造を配置する。
【００１８】
なお、サセプタ１１はウェハを保持する一般的なサセプタを意味する。例えば、カーボン製のものにＳｉＣコートしたものが考えられる。実施の形態１の製造方法は、清浄に保ちたい面（Ｎ-低濃度層２のショットキ電極接触面）に形成される熱酸化膜５の全表面をサセプタ１１と接触させることにより、清浄に保つことが目的である。なお、サセプタ１１の表面の材質に不純物が混ざっていたり汚染されていたりして熱処理時にウエハを汚染するようなことがない構造が望ましい。
【００１９】
そして、この配置状態で、Ｎ+高濃度基板１の裏面（図２では上側、炭化珪素半導体基体の他方正面）上に金属で形成されるオーミック電極７を形成する。その後、オーミック電極７の形成をＡｒ等の不活性ガス雰囲気下で熱処理を行うことにより、Ｎ+高濃度基板１の裏面とオーミック電極７とはオーミック接触となる。
【００２０】
その後、図３に示すように、熱酸化膜５の一部を除去して開口部を設け、Ｐ型注入領域３を含むＮ-低濃度層２の表面の一部を露出させる。この際、熱酸化膜５を全て除去してＮ-低濃度層２の表面の全てを露出させても良い。そして、Ｐ型注入領域３を含むＮ-低濃度層２の露出面上にショットキ電極８を形成する。以下、必要に応じて、Ａｌ電極、パッシベーション膜等を形成することにより、ショットキ電極８を有する炭化珪素半導体装置を完成する。
【００２１】
このように、実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法では、図２に示すように、ショットキ電極が形成されるＮ-低濃度層２の表面側（炭化珪素半導体基体の一方主面側）に形成される熱酸化膜５の全表面が熱処理装置のサセプタ１１に接するように配置した状態で、オーミック電極７を形成している。このため、オーミック電極７の形成時に熱処理装置内で飛散している金属原子は熱酸化膜５の表面に到達することはなく、ましてＮ-低濃度層２に到達することはない。
【００２２】
その結果、Ｎ-低濃度層２の表面上に、ショットキ電極を形成した場合には良好なショットキ特性を得ることができ、オーミック電極７の形成時に生じる金属原子の影響を受けない、良好な特性のオーミック電極を有する炭化珪素半導体装置を得ることができる。
【００２３】
＜実施の形態２＞
図４〜図１０はこの発明の実施の形態２である炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面図である。以下、これらの図を参照して実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の処理手順を説明する。
【００２４】
まず、図４に示すように、低抵抗のＮ+高濃度基板１上に低濃度のＮ-低濃度層２を形成して、Ｎ+高濃度基板１及びＮ-低濃度層２よりなる積層構造（炭化珪素半導体基体）を得る。
【００２５】
そして、図５に示すように、Ｎ-低濃度層２上に、フォトリソグラフィ技術を用いて所定のパターンの開口部４ａをもつフォトレジスト４を形成する。次に、上部よりＡｌ（アルミ）またはＢ（ボロン）のイオン注入を行った後、フォトレジスト４を除去し、さらに１５００℃以上の熱処理を行うことにより、ガードリング効果を発揮するＰ型注入領域３を選択的に形成する。
【００２６】
その後、図６に示すように、熱酸化処理を行い、Ｐ型注入領域３を含むＮ-低濃度層２上（炭化珪素半導体基体の一方主面上）に熱酸化膜５ａを形成するとともに、Ｎ+高濃度基板１上（図中下側、炭化珪素半導体基体の他方主面上）に熱酸化膜５ｂを形成する。
【００２７】
さらに、図６に示すように、ＣＶＤ法あるいはＰＶＤ法を用いて、熱酸化膜５ａ上に保護絶縁膜６ａ、熱酸化膜５ｂ上に保護絶縁膜６ｂを形成する。保護絶縁膜６ａ，６ｂとしては例えば、金属原子を透過させにくい性質を有する二酸化珪素膜もしくは窒化珪素膜が考えられる。なお、図６では保護絶縁膜６ａ，６ｂを共に形成する工程を示したが、保護絶縁膜６ａのみ選択的に形成することもできる。
【００２８】
二酸化珪素膜は半導体産業においては最も一般的な絶縁膜であるため、二酸化珪素膜を用いることにより、保護絶縁膜６ａ，６ｂを簡便に形成することができる効果を奏する。
【００２９】
さらに、保護絶縁膜６ａ，６ｂとして用いる二酸化珪素膜として、リンを含むＰＳＧ(Phospho-Silicate Glass)膜を用いることができる。この場合、高いＮａ（ナトリウム）に対するゲッタリング効果がさらに期待できる効果を奏する。なお、Ｎａは炭化珪素半導体装置の製造方法の工程全般において発生し易い材質（汚染源）であることが一般的に知られている。
【００３０】
また、保護絶縁膜６ａ，６ｂとして窒化珪素膜を用いることにより、Ｎａをはじめとする金属原子の進入を妨げることができる効果を発揮することができる。
【００３１】
続いて、図７に示すように、Ｎ+高濃度基板１の裏面の熱酸化膜５ｂ及び保護絶縁膜６ｂを除去することによりＮ+高濃度基板１を露出させる。その後、Ｎ+高濃度基板１の下部にスパッタリング法によりＮｉ膜を成膜し、Ａｒ雰囲気中で１０００℃の熱処理を加える。その結果、Ｎ+高濃度基板１の裏面（炭化珪素半導体基体の他方主面）上にオーミック電極７が形成される。
【００３２】
その後、図８に示すように、熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａの一部を除去して開口部１２を設け、Ｐ型注入領域３を含むＮ-低濃度層２の表面の一部を露出させる。この際、熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａを全て除去してＮ-低濃度層２の表面の全てを露出させても良い。
【００３３】
次に、図９に示すように、Ｎ-低濃度層２（Ｐ型注入領域３の一部を含む）の露出面上から保護絶縁膜６ａの一部上にかけてショットキ電極８を形成し、ショットキ電極８上にＡｌ電極９を形成する。ショットキ電極８及びＡｌ電極９は、例えば、スパッタリング、電子ビーム蒸着などの方法により形成する。
【００３４】
最後に、図１０に示すように、ポリイミド等の絶縁膜を全面に堆積させた後、Ａｌ電極９の中央部を開口させることにより、パッシベーション膜１０を形成する。
【００３５】
このように、実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法では、Ｎ+高濃度基板１の裏面へのオーミック電極７の形成時において、Ｎ-低濃度層２上は熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａによって保護されている。すなわち、熱酸化膜５ａ（数十ｎｍ程度の膜厚）と保護絶縁膜６ａとによって合わせて総計数百ｎｍ〜数μｍ程度の膜厚を確保することができる。
【００３６】
さらに、保護絶縁膜６ａを金属原子を透過させ難い性質を有する二酸化珪素膜や窒化珪素膜で形成している。
【００３７】
このように、Ｎ-低濃度層２上を十分な膜厚で、かつ金属原子の透過させ難さ性質を有するショットキ電極用保護膜（熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａ）で覆うことができる。このため、製造工程途中（主としてオーミック電極７の形成時）に金属汚染を受けたとしても、金属原子は上記ショットキ電極用保護膜の表面および内部に留まりＮ-低濃度層２に到達することがなく、Ｎ-低濃度層２を清浄に保つことができる。その結果、特性が良好でばらつきの少ない、ショットキ電極を有する炭化珪素半導体装置を得ることができる。
【００３８】
＜実施の形態３＞
図１１及び図１２はこの発明の実施の形態３である炭化珪素半導体装置の製造方法の主要工程を示す断面図である。以下、これらの図を参照して実施の形態３による炭化珪素半導体装置の製造方法の説明を行う。
【００３９】
まず、図４〜図７で示した実施の形態２の工程（但し、オーミック電極７の形成工程は除く）を経て、図１１で示す構造を得る。
【００４０】
次に、図１２に示すように、オーミック電極７の面が上向きに、つまりショットキ電極が形成されるＮ―低濃度層２の表面側（図中下側）が熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａを介して熱処理装置のサセプタ１１に接するように配置する。すなわち、保護絶縁膜６ａの全表面がサセプタ１１に接触するようにして配置する。
【００４１】
そして、図１２に示すように、上記状態で、Ｎ+高濃度基板１の裏面にオーミック電極７を形成する。その後、オーミック電極７の形成をＡｒ等の不活性ガス雰囲気下で熱処理を行うことにより、Ｎ+高濃度基板１の裏面とオーミック電極７とはオーミック接触となる。
【００４２】
その後、図３で示した実施の形態１の工程と同様（熱酸化膜５が熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａに置き換わる点のみ異なる）を経て、熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａを開口することにより露出した、Ｐ型注入領域３を含むＮ-低濃度層２の露出面上にショットキ電極８を形成する。以下、必要に応じて、Ａｌ電極、パッシベーション膜等を形成することにより、ショットキ電極８を有する炭化珪素半導体装置を完成する。
【００４３】
このように、実施の形態３の炭化珪素半導体装置の製造方法では、図１２に示すように、ショットキ電極が形成されるＮ―低濃度層２の表面側が熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａを介して熱処理装置のサセプタ１１に接するように配置した状態で、オーミック電極７を形成している。このため、熱処理装置内で飛散している金属原子は熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａの表面に到達することはなく、ましてＮ-低濃度層２に到達することはない。
【００４４】
その結果、実施の形態３の炭化珪素半導体装置の製造方法は、実施の形態１と同様、オーミック電極７の形成時に生じる金属原子の影響を受けない、良好な特性のオーミック電極を有する炭化珪素半導体装置を得ることができる。
【００４５】
さらに、実施の形態３の炭化珪素半導体装置の製造方法は、実施の形態２と同様、Ｎ-低濃度層２の一方主面上を十分な膜厚で、かつ金属原子の透過させ難さ性質を有する保護膜（熱酸化膜５ａ及び保護絶縁膜６ａ）で覆うことにより、特性が良好でばらつきの少ない、ショットキ電極を有する炭化珪素半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明に実施の形態１である炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図４】この発明に実施の形態２である炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図８】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図９】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１１】この発明に実施の形態３である炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１２】実施の形態３の炭化珪素半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  Ｎ+高濃度基板、２  Ｎ-低濃度層、５，５ａ，５ｂ  熱酸化膜、６ａ，６ｂ  保護絶縁膜、７  オーミック電極、８  ショットキ電極。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008244056.tif 000013
【図１２】
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