(57)【要約】【課題】超音波振動を利用したワイヤーボンディングの際に、ｐ型オーミック電極がｐ型不純物拡散領域の面上から剥離することを防止する。【解決手段】パッド電極７にボンディングワイヤー８を接合する際に、ボンディングツール１００を用いて、ボンディングワイヤー８をパッド電極７に接触させた状態で、ボンディングワイヤー８に荷重を加えながら、ｐ型オーミック電極５の長手方向に沿って超音波振動を印加する。【選択図】図２
2013038319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の面上に形成されたｎ型炭化珪素エピタキシャル層と、
前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層に形成されたｐ型不純物拡散領域と、
前記ｐ型不純物拡散領域の面上に形成されたｐ型オーミック電極と、
前記ｐ型不純物拡散領域及び前記ｐ型オーミック電極を覆うように前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の面上に形成されたショットキー電極と、
前記ショットキー電極を覆うように形成されたパッド電極と、
前記パッド電極に接合されたボンディングワイヤーとを備え、
前記ボンディングワイヤーが前記ｐ型オーミック電極の長手方向に沿って前記パッド電極に接合されていることを特徴とする炭化珪素半導体装置。
【請求項２】
前記ボンディングワイヤーの延長方向と前記ｐ型オーミック電極の長手方向とが互いに同じ方向となるように、前記ボンディングワイヤーが前記パッド電極に接合されてい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。
【請求項３】
前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層にストライプ状のｐ型不純物拡散領域が複数並んで形成されると共に、各ｐ型不純物拡散領域の面上にストライプ状のｐ型オーミック電極が形成されていることを特徴とする請求項１又２に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項４】
前記Ｐ型オーミック電極は、ＴｉとＡｌとを混合した膜又はそれらの合金膜からなり、前記ショットキー電極は、Ｍｏ膜からなり、前記パッド電極は、Ａｌ膜からなり、前記ボンディングワイヤーは、Ａｌ線からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項５】
炭化珪素基板と、
炭化珪素基板の面上に形成されたｎ型炭化珪素エピタキシャル層と、
前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層に形成されたｐ型不純物拡散領域と、
前記ｐ型不純物拡散領域の面上に形成されたｐ型オーミック電極と、
前記ｐ型不純物拡散領域及び前記ｐ型オーミック電極を覆うように前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の面上に形成されたショットキー電極と、
前記ショットキー電極を覆うように形成されたパッド電極と、
前記パッド電極に接合されたボンディングワイヤーとを備える炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記パッド電極に前記ボンディングワイヤーを接合する際に、ボンディングツールを用いて、前記ボンディングワイヤーを前記パッド電極に接触させた状態で、前記ボンディングワイヤーに荷重を加えながら、前記ｐ型オーミック電極の長手方向に沿って超音波振動を印加する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６】
前記ボンディングワイヤーの延長方向と前記ｐ型オーミック電極の長手方向とが互いに同じ方向となるように、前記ボンディングワイヤーを前記パッド電極に接触させた状態で、前記ボンディングワイヤーに荷重を加えながら、このボンディングワイヤーの延長方向に沿って超音波振動を印加することを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層にストライプ状のｐ型不純物拡散領域を複数並んで形成した後に、各ｐ型不純物拡散領域の面上にストライプのｐ型オーミック電極を形成することを特徴とする請求項５又は６に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ｐ型オーミック電極として、ＴｉとＡｌとを混合した膜又はそれらの合金膜を用い、前記ショットキー電極として、Ｍｏ膜を用い、前記パッド電極として、Ａｌ膜を用い、前記ボンディングワイヤーとして、Ａｌ線を用いることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の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】
本発明は、炭化珪素半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）よりも絶縁破壊電圧が大きく、エネルギーバンドギャップが広く、また、熱伝導度が高いなどの優れた特性を有することから、例えば、発光素子、大電力パワーデバイス、耐高温素子、耐放射線素子、高周波素子などへの応用が期待されている。
【０００３】
このようなＳｉＣデバイスの製造には、通常、ＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられる。このＳｉＣエピタキシャルウェハは、昇華再結晶法等を用いて作製されたＳｉＣ単結晶基板（ウェハ）の面上に、ＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣ単結晶薄膜（エピタキシャル層）をエピタキシャル成長させることで作製される。
【０００４】
また、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ショットキーバリアダイオードへの応用も期待されている。このショットキーバリアダイオードは、順方向にサージ電流が流れた際に、比較的低いサージ電流でも素子破壊が引き起こされることが知られている。このような課題に対しては、ＭＰＳ（Merged P-i-N Schottky）と呼ばれる素子構造が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００５】
ＭＰＳ構造は、ＳｉＣ基板の面上にｎ型ＳｉＣエピタキシャル層と、このｎ型ＳｉＣエピタキシャル層の表層にｐ型不純物を注入することによって、ｐ型不純物拡散領域とを形成することで、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とを並列に配置し、大電流が流れたときにｐ型半導体領域から少数キャリアである正孔の注入が起こるようにしたものである。このようなＭＰＳ構造とすることで、上述したサージ耐量を向上させることが可能である。
【０００６】
また、ＭＰＳ構造では、ショットキーダイオードとｐｎ型ダイオードとが交互に配置されるため、ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層にショットキー電極を接続し、且つ、ｐ型不純物拡散領域にｐ型オーミック電極を接続する必要がある。
【０００７】
このようなＭＰＳ構造を有するＳｉＣ半導体装置では、ｐ型オーミック電極を覆うようにショットキー電極を形成し、その上にパッド電極を形成した後に、このパッド電極に対してワイヤーボンディングを行う。
【０００８】
このワイヤーボンディングでは、超音波振動による摩擦熱を利用した方法が一般に用いられる。具体的に、この超音波振動によるワイヤーボンディングでは、ボンディングツールを用いて、ボンディングワイヤーの一端側に荷重を加えながら、超音波振動を印加する。これにより、ボンディングワイヤーの一端側を溶融してパッド電極に接合することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−７５０９９号公報
【特許文献２】特開２００９−９４４３３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．ＥＤＬ８  Ｎｏ．９  １９８７，Ｐ４０７〜４０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したワイヤーボンディングでは、超音波振動を印加した際に、ｐ型オーミック電極がｐ型不純物拡散領域の面上で擦られて、ｐ型オーミック電極が破壊されるといった問題が生じていた。
【００１２】
このような問題の発生は、以下のように推測される。例えば、ｐ型オーミック電極としてＴｉＡｌを用いた場合、このｐ型オーミック電極の合金化熱処理によって、硬いＴｉとＡｌの反応生成物が形成される。また、ｐ型オーミック電極は、線状に細く形成されると共に、ｐ型不純物拡散領域の表面よりも上方に突き出た構造を有している。このため、超音波振動を印加した際にｐ型オーミック電極の一部がｐ型不純物拡散領域から剥離し、この剥離した部分がｐ型不純物拡散領域の面上で擦られて、ｐ型不純物拡散領域の表面を傷付ける。これにより、ｐ型不純物拡散領域の損傷やオーミック電極の破壊が進むものと考えられる。
【００１３】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、超音波振動を利用したワイヤーボンディングの際に、ｐ型オーミック電極がｐ型不純物拡散領域の面上から剥離することを防止することによって、その接続信頼性の向上が可能な炭化珪素半導体装置及びそ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】
【００１４】
本発明は、以下の手段を提供する。
（１）  炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の面上に形成されたｎ型炭化珪素エピタキシャル層と、
前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層に形成されたｐ型不純物拡散領域と、
前記ｐ型不純物拡散領域の面上に形成されたｐ型オーミック電極と、
前記ｐ型不純物拡散領域及び前記ｐ型オーミック電極を覆うように前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の面上に形成されたショットキー電極と、
前記ショットキー電極を覆うように形成されたパッド電極と、
前記パッド電極に接合されたボンディングワイヤーとを備え、
前記ボンディングワイヤーが前記ｐ型オーミック電極の長手方向に沿って前記パッド電極に接合されていることを特徴とする炭化珪素半導体装置。
（２）  前記ボンディングワイヤーの延長方向と前記ｐ型オーミック電極の長手方向とが互いに同じ方向となるように、前記ボンディングワイヤーが前記パッド電極に接合されていることを特徴とする前項（１）に記載の炭化珪素半導体装置。
（３）  前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層にストライプ状のｐ型不純物拡散領域が複数並んで形成されると共に、各ｐ型不純物拡散領域の面上にストライプ状のｐ型オーミック電極が形成されていることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の炭化珪素半導体装置。
（４）  前記Ｐ型オーミック電極は、ＴｉとＡｌとを混合した膜又はそれらの合金膜からなり、前記ショットキー電極は、Ｍｏ膜からなり、前記パッド電極は、Ａｌ膜からなり、前記ボンディングワイヤーは、Ａｌ線からなることを特徴とする前項（１）〜（３）の何れか一項に記載の炭化珪素半導体装置。
（５）  炭化珪素基板と、
炭化珪素基板の面上に形成されたｎ型炭化珪素エピタキシャル層と、
前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層に形成されたｐ型不純物拡散領域と、
前記ｐ型不純物拡散領域の面上に形成されたｐ型オーミック電極と、
前記ｐ型不純物拡散領域及び前記ｐ型オーミック電極を覆うように前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の面上に形成されたショットキー電極と、
前記ショットキー電極を覆うように形成されたパッド電極と、
前記パッド電極に接合されたボンディングワイヤーとを備える炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記パッド電極に前記ボンディングワイヤーを接合する際に、ボンディングツールを用いて、前記ボンディングワイヤーを前記パッド電極に接触させた状態で、前記ボンディングワイヤーに荷重を加えながら、前記ｐ型オーミック電極の長手方向に沿って超音波振動を印加することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
（６）  前記ボンディングワイヤーの延長方向と前記ｐ型オーミック電極の長手方向とが互いに同じ方向となるように、前記ボンディングワイヤーを前記パッド電極に接触させた状態で、前記ボンディングワイヤーに荷重を加えながら、このボンディングワイヤーの延長方向に沿って超音波振動を印加することを特徴とする前項（５）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（７）  前記ｎ型炭化珪素エピタキシャル層の表層にストライプ状のｐ型不純物拡散領域を複数並んで形成した後に、各ｐ型不純物拡散領域の面上にストライプのｐ型オーミック電極を形成することを特徴とする前項（５）又は（６）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（８）  前記ｐ型オーミック電極として、ＴｉとＡｌとを混合した膜又はそれらの合金膜を用い、前記ショットキー電極として、Ｍｏ膜を用い、前記パッド電極として、Ａｌ膜を用い、前記ボンディングワイヤーとして、Ａｌ線を用いることを特徴とする前項（５）〜（７）の何れか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係る炭化珪素半導体装置では、ボンディングワイヤーがｐ型オーミック電極の長手方向に沿ってパッド電極に接合されることで、超音波振動を利用したワイヤーボンディングに対する耐性を高めることができる。これにより、ｐ型不純物拡散領域の面上からｐ型オーミック電極が剥離するといったことを防ぎつつ、その接続信頼性の更なる向上を図ることが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、パッド電極にボンディングワイヤーを接合する際に、ボンディングツールを用いて、ボンディングワイヤーをパッド電極に接触させた状態で、ボンディングワイヤーに荷重を加えながら、ｐ型オーミック電極の長手方向に沿って超音波振動を印加することで、ｐ型不純物拡散領域の面上からｐ型オーミック電極が剥離するといったことを防ぐことができる。これにより、ｐ型不純物拡散領域の損傷やオーミック電極の破壊といった問題を招くことなく、ボンディングワイヤーをパッド電極に接合することができるため、その接続信頼性を向上させた炭化珪素半導体装置を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明によるワイヤーボンディングの動作を説明するための要部斜視図である。
【図３】図２示すワイヤーボンディング時の炭化珪素半導体装置の状態を示す要部断面図である。
【図４】比較対象となるワイヤーボンディングの動作を説明するための要部斜視図である。
【図５】図４に示すワイヤーボンディング時の炭化珪素半導体装置の状態を示す要部断面図である。
【図６】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図７】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図８】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図９】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図１０】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図１１】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図１２】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図１３】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図１４】本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。
【図１５】実施例と比較例におけるボンディングパワーと劣化率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した炭化珪素半導体装置及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１９】
（炭化珪素半導体装置）
先ず、本発明を適用した炭化珪素半導体装置について説明する。
図１は、本発明を適用した炭化珪素半導体装置１の一例を示す断面図である。
本発明を適用した炭化珪素半導体装置１は、ＭＰＳ構造を有するショットキーバリアダイオードであり、昇華再結晶法等を用いて作製されたＳｉＣ単結晶基板（ＳｉＣ基板）の表面に、気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法等を用いてＳｉＣ単結晶薄膜（ＳｉＣエピタキシャル層）３をエピタキシャル成長させたＳｉＣエピタキシャルウェハを用いて作製されたものである。
【００２０】
具体的に、この炭化珪素半導体装置１は、ＳｉＣ基板２と、ＳｉＣ基板２の一面（表面）２ａに形成されたｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３と、ｎ型Ｓｉエピタキシャル層３の表層に形成された複数のｐ型不純物拡散領域４と、ｐ型不純物拡散領域４の面上に形成された複数のｐ型オーミック電極５と、複数のｐ型不純物拡散領域４及びｐ型オーミック電極５を覆うようにｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に形成されたショットキー電極６と、ショットキー電極６を覆うように形成された表面パッド電極７と、表面パッド電極７に一端側が接合されたボンディングワイヤー８と、表面パッド電極７を露出させた状態でＳｉＣ基板２の表面２ａを覆うように形成されたパッシベーション膜９と、ＳｉＣ基板２の他面（裏面）２ｂに形成されたｎ型オーミック電極１０と、ｎ型オーミック電極１０を覆うように形成された裏面パッド電極１１とを備えて概略構成されている。
【００２１】
そして、この炭化珪素半導体装置１は、図示を省略するものの、配線基板の面上に実装された際に、ボンディングワイヤー８の他端側と配線基板の一方の接続端子とが接合され、裏面パッド電極１１と配線基板の他方の接続端子とがバンプを介して接合される。これにより、ショットキーバリアダイオードの表面パッド電極７と裏面パッド電極１１との間で電圧を印加することが可能となっている。
【００２２】
ＳｉＣ基板２には、例えば４Ｈ−ＳｉＣ基板を用いることができ、その面方位はＳｉ面を用いても、Ｃ面を用いてもよく、オフ角が設けられていてもよい。また、ＳｉＣ基板２は、高濃度にｎ型不純物がドープされたｎ型半導体基板とされている。
【００２３】
ｎ型エピタキシャル層３は、ｎ型不純物が高濃度にドープされた領域（ｎ型不純物拡散領域）を形成している。また、ｎ型エピタキシャル層３の表層には、ストライプ状のｐ型不純物拡散領域４が複数並んで形成されている。これら複数のｐ型不純物拡散領域４は、ｐ型不純物がドープされた領域である。
【００２４】
また、Ｐ型不純物拡散領域４は、ｐ型不純物のドープ量（濃度）の違いによって、高濃度ｐ型不純物拡散領域４ａと、この高濃度ｐ型不純物拡散領域４ａを囲繞する低濃度ｐ型不純物拡散領域４ｂとから構成されている。なお、ｐ型不純物拡散領域４は、エピタキシャル成長で形成したものであってもよい。
【００２５】
炭化珪素半導体装置１では、これらｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３と複数のｐ型不純物拡散領域４との界面にｐｎ接合領域が形成されている。これにより、ショットキーバリアダイオードの整流性を向上させることができる。また、このｐｎ接合領域の間隔を狭くすることで、ショットキーバリアダイオードのリーク電流を小さくすることができる。
【００２６】
各ｐ型不純物拡散領域４の面上には、ストライプ状のｐ型オーミック電極５が形成されている。これにより、ｐ型オーミック電極５は、ｐ型不純物拡散領域４と共に複数並ぶことになる。そして、ショットキー電極６は、これら複数のｐ型不純物拡散領域４及びｐ型オーミック電極５を覆った状態で、ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に形成されている。さらに、このショットキー電極６を覆うように表面パッド電極７が形成されている。
【００２７】
炭化珪素半導体装置１では、ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３及び複数のｐ型不純物拡散領域４とショットキー電極６との界面に、金属と半導体との接合によって生じるショットキー障壁が形成されている。これにより、ショットキーバリアダイオードの順方向の電圧降下を低くすると共に、スイッチング速度を速くすることができる。なお、ショットキーバリアダイオードでは、電極全体でショットキー障壁が占める面積の割合を大きくすることにより、順方向に電流を流したときの電圧降下を小さくして、電力損失を小さくすることができる。
【００２８】
ところで、本発明を適用した炭化珪素半導体装置１は、ボンディングワイヤー８がｐ型オーミック電極５の長手方向に沿って表面パッド電極７に接合（ワイヤーボンディング）された構造を有している。
【００２９】
具体的に、本発明では、表面パッド電極７にボンディングワイヤー８の一端側を接合する際に、図２に示すようなボンディングツール１００を用いて、ボンディングワイヤー８の一端側を表面パッド電極７に接触させた状態で、ボンディングワイヤー８の一端側に荷重を加えながら、ｐ型オーミック電極５の長手方向に沿って超音波振動を印加する。
【００３０】
ここで、本例におけるｐ型オーミック電極５には、ＴｉとＡｌとを混合した膜又は合金膜が用いられ、ショットキー電極６には、Ｍｏ膜が用いられ、表面パッド電極７には、Ａｌ膜が用いられ、ボンディングワイヤー８にＡｌ線が用いられている。
【００３１】
なお、本例におけるｐ型オーミック電極５の幅は５μｍ、ｐ型オーミック電極５の本数は４〜１０本程度、隣接するｐ型オーミック電極５の間隔は３０〜５０μｍ、ｐ型オーミック電極５の長さは、チップの端部までである。また、ボンディングワイヤー８の直径は０．２〜０．５ｍｍ程度である。
【００３２】
また、ｐ型オーミック電極５は、ｐ型不純物拡散領域４の面上にストライプ状に形成されると共に、このｐ型不純物拡散領域４の表面よりも上方に突き出た構造を有している。さらに、ｐ型オーミック電極５には、図３中に模式的に示すように、後述する作製時の合金化熱処理によって、硬いＴｉとＡｌの反応生成物（ＴｉＡｌ化合物粒）Ｓが形成されている。
【００３３】
この場合、ボンディングワイヤー８の直下に位置するｐ型オーミック電極５には、その長手方向に沿って超音波振動が加わることになるため、ボンディングワイヤー８の延長方向とｐ型オーミック電極５の長手方向とが互いに同じ方向となるように、ボンディングワイヤー８の一端側が表面パッド電極７に接合された状態となる。
【００３４】
これにより、ｐ型不純物拡散領域４の表面よりも上方に突き出したｐ型オーミック電極５が、このｐ型不純物拡散領域４の面上から剥離するといったことを防ぐことが可能である。
【００３５】
したがって、本発明によれば、ｐ型不純物拡散領域４の面上から複数のｐ型オーミック電極５が剥離するといったことを防ぎつつ、この炭化珪素半導体装置１の接続信頼性の更なる向上を図ることが可能である。
【００３６】
一方、図４及び図５は、上記ボンディングツール１００を用いて、表面パッド電極７にボンディングワイヤー８の一端側を接合する際に、ボンディングワイヤー８の延長方向と、ｐ型オーミック電極５の長手方向とを交差（直交）させた場合である。
【００３７】
この場合、ボンディングワイヤー８の直下に位置するｐ型オーミック電極５には、その長手方向と交差（直交）する方向に超音波振動が加わることになるため、ｐ型不純物拡散領域４の表面よりも上方に突き出したｐ型オーミック電極５が、このｐ型不純物拡散領域４の面上から剥離し易くなる。そして、ｐ型オーミック電極５が剥離した場合には、この剥離した部分がｐ型不純物拡散領域４の面上で擦られて、上記硬い反応生成物Ｓにより傷付けられたｐ型不純物拡散領域４が損傷したり、ｐ型オーミック電極５が破壊されたりする。その結果、ショットキーバリアダイオードの特性が劣化することになる。
【００３８】
以上のように、本発明を適用した炭化珪素半導体装置１では、ボンディングワイヤー８がｐ型オーミック電極５の長手方向に沿って表面パッド電極７に接合されることで、超音波振動を利用したワイヤーボンディングに対する耐性を高めることができる。これにより、ｐ型不純物拡散領域４の面上からｐ型オーミック電極５が剥離するといったことを防ぎつつ、その接続信頼性の更なる向上を図ることが可能である。
【００３９】
（炭化珪素半導体装置の製造方法）
次に、本発明を適用した炭化珪素半導体装置の製造方法として、上記図１に示す炭化珪素半導体装置１を製造する場合について説明する。
なお、図６〜図１４は、上記炭化珪素半導体装置１の製造工程を順に説明するための断面図である。
【００４０】
上記炭化珪素半導体装置１を製造する際は、先ず、図６に示すように、昇華再結晶法等を用いて作製されたＳｉＣ基板２の表面２ａに、ＣＶＤ法等を用いてｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３をエピタキシャル成長させたＳｉＣエピタキシャルウェハを用意する。
【００４１】
次に、図７に示すように、ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の表層に複数のｐ型不純物拡散領域４を形成する。
【００４２】
具体的には、先ず、ＣＶＤ法によりｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に酸化膜（図示せず。）を形成する。
【００４３】
次に、この酸化膜の上にレジストを塗布した後、ステッパーによるレジストパターン（図示せず。）を形成する。ステッパーを用いることにより微細パターンからなるレジストパターンを形成することができる。その後、酸化膜をドライエッチングして、上記高濃度及び低濃度ｐ型不純物拡散領域４ａ，４ｂに対応した位置に開口部を形成する。
【００４４】
次に、開口部が形成された酸化膜をマスクとして用いて、ｐ型不純物となるボロン（Ｂ）をｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３にイオン注入する。
【００４５】
次に、再び酸化膜上にレジストを塗布した後、ステッパーによるレジストパターンを形成する。そして、この酸化膜をドライエッチングして高濃度ｐ型不純物拡散領域４ａに対応した位置に開口部を形成する。
【００４６】
次に、開口部が形成された酸化膜をマスクとして用いて、ｐ型不純物となるＢをｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３にイオン注入する。
【００４７】
次に、酸化膜を除去した後、ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の上に、スパッタ法により炭化膜（例えば、カーボン膜）を形成した後、イオン注入を行ったｐ型不純物の活性化を行うため、高温の熱処理（例えば、１７００℃の熱処理）を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気中で行う。その後、炭化膜を除去する。
【００４８】
これにより、図７に示すように、ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の表層に、複数の高濃度ｐ型不純物拡散領域４ａと、この高濃度ｐ型不純物拡散領域４ａを囲繞する低濃度ｐ型不純物拡散領域４ｂとから構成されたｐ型不純物拡散領域４を形成することができる。なお、上記炭化膜は、スパッタ法の代わりに、有機物を塗布した後、熱処理をして形成してもよい。
【００４９】
次に、図８及び図９に示すように、ｐ型不純物拡散領域４の面上に複数のｐ型オーミック電極５を並べて形成する。
【００５０】
具体的には、先ず、図８に示すように、前処理として、例えばアンモニア＋過酸化水素水、塩酸＋過酸化水素水等を用いてＳｉＣ基板２をＲＣＡ洗浄する。
【００５１】
次に、スパッタ法又は蒸着法を用いて、ｐ型不純物拡散領域４が形成されたｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に、チタン（Ｔｉ）層５ａを積層する。
【００５２】
次に、スパッタ法又は蒸着法を用いて、チタン層５ａの面上にアルミニウム（Ａｌ）層５ｂを形成する。
【００５３】
ここで、Ｔｉ層５ａ及びＡｌ層５ｂの膜厚は、それぞれ１０〜１００００Åであることが好ましく、１００〜１０００Åがより好ましく、５００〜１０００Åが特に好ましい。Ｔｉ層１５ａ及びＡｌ層１５ｂの膜厚が１０Å未満であるとオーミック接合に充分なｐ型オーミック電極５が形成できないために好ましくなく、１００００Åを超えると周囲の絶縁膜等に影響が出るおそれがあるために好ましくない。
【００５４】
次に、Ｔｉ層５ａ及びＡｌ層５ｂを熱処理することによって合金化する。この熱処理には、赤外線ランプ加熱装置（ＲＴＡ装置）等を用いることができる。加熱装置の真空度は、低い方が好ましく、３×１０−４Ｐａ以下とすることがより好ましい。
【００５５】
そして、この加熱装置では、表面の水分を除去した後、膜の密着性を向上させるため、室温から１００℃に加熱し、その後、熱処理温度まで昇温する。熱処理温度は、８８０〜９３０℃が好ましく、８９０〜９１０℃がより好ましい。熱処理温度が８８０℃未満であると合金化反応が充分に促進しないため好ましくなく、９３０℃を超えると拡散の制御が困難となって所望の合金組成を得られないために好ましくない。
【００５６】
また、熱処理時間は、１〜５分が好ましく、１〜３分がより好ましい。熱処理時間が１分未満であると合金化反応が充分に促進しないため好ましくなく、５分を超えるとＳｉＣ基板２との反応が進行し過ぎてしまい、ｐ型オーミック電極５の表面が荒れてしまうために好ましくない。
【００５７】
なお、熱処理は、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましく、アルゴン雰囲気で行うことがより好ましい。このようにして、ＴｉＡｌ合金膜（図示せず。）を形成する。
【００５８】
次に、このＴｉＡｌ合金膜の上にレジストを塗布した後、ステッパーによるレジストパターン（図示せず。）を形成する。ステッパーを用いることにより微細パターンからなるレジストパターンを形成することができる。その後、このレジストパターンを用いて、ＴｉＡｌ合金膜をドライエッチングする。
【００５９】
これにより、図９に示すように、上記ｐ型オーミック電極５が形成される。このｐ型オーミック電極５は、高濃度ｐ型不純物拡散領域４ａに接続されて、ｐ型オーミックコンタクトを形成する。
【００６０】
その後、ｐ型オーミック電極５が形成されたｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に、例えば、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる保護膜１２を形成する。
【００６１】
次に、図１０に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに、例えば、スパッタ法又は蒸着法によりニッケル（Ｎｉ）膜（図示せず。）を形成する。その後、熱処理（例えば、９５０℃の熱処理）を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気中で行うことによって、上記ｎ型オーミック電極１０が形成される。このｎ型オーミック電極１０は、ＳｉＣ基板２の裏面２ａと接続されて、ｎ型オーミックコンタクトを形成する。その後、図１１に示すように、保護膜１２を除去する。
【００６２】
次に、図１２に示すように、複数のｐ型オーミック電極５を覆うようにｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上にショットキー電極６を形成する。
【００６３】
具体的には、先ず、ｐ型オーミック電極５が形成されたｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に、レジストを塗布した後、露光・現像を行うことによって、上記ショットキー電極６に対応した位置に開口部を有するフォトレジストパターンを形成する。
【００６４】
次に、このレジストパターンの上に、例えば、スパッタ法又は蒸着法によりモリブデン（Ｍｏ）膜を（図示せず。）形成する。
【００６５】
次に、レジストパターンを除去（リフトオフ）することによって、開口部に形成されたＭｏ膜のみを残す。
【００６６】
次に、ショットキー障壁制御のための熱処理（例えば、６００℃での熱処理）を不活性ガス雰囲気で行う。これにより、上記ショットキー電極６が形成される。このショットキー電極６は、ＳｉＣ基板２に接続されて、ショットキーコンタクトを形成する。
【００６７】
次に、図１３に示すように、ショットキー電極６を覆うように表面パッド電極７を形成する。
【００６８】
具体的には、先ず、ショットキー電極６が形成されたｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に、レジストを塗布した後、露光・現像を行うことによって、上記表面パッド電極７に対応した位置に開口部を有するレジストパターンを形成する。
【００６９】
次に、レジストパターンの上に、例えば、スパッタ法により、アルミニウム（Ａｌ）膜（図示せず。）を形成する。
【００７０】
次に、レジストパターンを除去（リフトオフ）することによって、開口部に形成されたＡｌ膜のみを残す。これにより、上記表面パッド電極７が形成される。
【００７１】
次に、図１４に示すように、表面パッド電極９を形成したｎ型ＳｉＣエピタキシャル層３の面上に、例えば、感光性ポリイミド膜を塗布した後、露光・現像を行うことによって、表面パッド電極７を露出させた状態でＳｉＣ基板２の表面２ａを覆うパッシベーション膜９を形成する。
【００７２】
最後に、ｎ型オーミック電極１０の面上に、例えば、スパッタ法により、Ｎｉ／Ａｇなどからなる２層の金属膜を成膜することによって、裏面パッド電極１１を形成する。これにより、上記図１に示すようなショットキーバリアダイオードが形成される。
【００７３】
そして、このショットキーバリアダイオードを配線基板（図示せず。）の面上に実装する。このとき、裏面パッド電極１１と配線基板の他方の接続端子とをバンプを介して接合する。また、超音波振動を利用したワイヤーボンディングによって、表面パッド電極７にボンディングワイヤー８の一端側を接合すると共に、このボンディングワイヤー８の他端側と配線基板の一方の接続端子とを接合する。
以上の工程を経ることによって、上記炭化珪素半導体装置１を作製することができる。
【００７４】
本発明を適用した炭化珪素半導体装置１の製造方法では、上記図２及び図３に示したように、表面パッド電極７にボンディングワイヤー８を接合する際に、ボンディングツール１００を用いて、ボンディングワイヤー８を表面パッド電極７に接触させた状態で、ボンディングワイヤー８に荷重を加えながら、ｐ型オーミック電極５の長手方向に沿って超音波振動を印加する。
【００７５】
具体的に、本発明では、表面パッド電極７にボンディングワイヤー８の一端側を接合する際に、ボンディングワイヤー８の延長方向とｐ型オーミック電極５の長手方向とが互いに同じ方向となるように、ボンディングワイヤー８の一端側を表面パッド電極７に接触させた状態で、ボンディングワイヤー８の一端側に荷重を加えながら、このボンディングワイヤー８の延長方向に沿って超音波振動を印加する。
【００７６】
この場合、ボンディングワイヤー８の直下に位置するｐ型オーミック電極５には、その長手方向に沿って超音波振動が加わることになるため、ｐ型不純物拡散領域４の表面よりも上方に突き出したｐ型オーミック電極５が、このｐ型不純物拡散領域４の面上から剥離するといったことを防ぐことが可能である。
【００７７】
したがって、本発明によれば、ｐ型不純物拡散領域４の面上から複数のｐ型オーミック電極５が剥離するといったことを防ぎつつ、その接続信頼性を向上させた炭化珪素半導体装置１を製造することが可能である。
【００７８】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、表面パッド電極７にボンディングワイヤー８の一端側を接合する際に、ボンディングワイヤー８の延長方向とｐ型オーミック電極５の長手方向とが互いに同じ方向となるように、ボンディングワイヤー８の一端側を表面パッド電極７に接合しているものの、これらボンディングワイヤー８の延長方向とｐ型オーミック電極５の長手方向とが必ずしも同じ方向（平行）となる必要はない。
【００７９】
すなわち、本発明では、ボンディングワイヤー８の延長方向とｐ型オーミック電極５の長手方向とが、ｐ型オーミック電極５がｐ型不純物拡散領域４の面上から剥離しない範囲で交差していてもよい。
【００８０】
具体的に、これらボンディングワイヤー８の延長方向とｐ型オーミック電極５の長手方向との為す角が、−３０°〜＋３０°（０±３０°）の角度範囲、更には−４５°〜＋４５°（０±４５°）の角度範囲で交差している場合であっても、ｐ型オーミック電極５の長手方向に沿って超音波振動を印加することで、このｐ型オーミック電極５がｐ型不純物拡散領域４の面上から剥離しない範囲で、ボンディングワイヤー８を表面パッド電極７に接合することも可能である。
【００８１】
また、上記炭化珪素半導体装置１では、ボンディングワイヤー８の一端側が表面パッド電極７に接合され、ボンディングワイヤー８の他端側が配線基板の接続端子に接合された構造となっているが、このような構造に必ずしも限定されるものではない。例えば、ボンディングワイヤー８は、上記表面パッド電極７に接合された一端側で切断されることなく、別のパッド電極等との間で連続的に接合されるものであってもよい。
【００８２】
また、上記炭化珪素半導体装置１では、ストライプ状のｐ型オーミック電極５が複数並んで形成された構造となっているが、例えば、これら複数のｐ型オーミック電極５が、ワイヤーボンディングに影響を与えない離れた位置で互いに接続されることにより、１つのｐ型オーミック電極５を構成していてもよい。
【００８３】
また、本発明は、上記ショットキーバリアダイオードに適用した場合に限定されるものではなく、例えば構成要素にショットキーバリアを含むＦＥＴや集積素子なども同様に適用可能である。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００８５】
本実施例では、上記図２及び図３に示す本発明のボンディング方法（実施例）と、上記図４及び図５に示す比較対象となるボンディング方法（比較例）とを用いて、それぞれボンディングワイヤーの一端を表面パッド電極に接合（ワイヤーボンディング）した炭化珪素半導体装置を作製した。
【００８６】
また、これら実施例及び比較例の炭化珪素半導体装置について、接合時のボンディングパワーを１．９〜１０．５Ｗの範囲で変化させたときの炭化珪素半導体装置の特性劣化の発生率（劣化率）を測定した。その測定結果を図１５に示す。
【００８７】
図１５に示すように、本発明のボンディング方法を用いた場合には、超音波振動を利用したワイヤーボンディングに対する耐性を高めることができる。これにより、ｐ型不純物拡散領域の面上から複数のｐ型オーミック電極が剥離するといったことを防ぎつつ、その接続信頼性の更なる向上を図ることが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１…炭化珪素半導体装置  ２…炭化珪素（ＳｉＣ）基板  ３…ｎ型炭化珪素（ＳｉＣ）エピタキシャル層  ４…ｐ型不純物拡散領域  ５…ｐ型オーミック電極  ６…ショットキー電極  ７…表面パッド電極  ８…ボンディングワイヤー  ９…パッシベーション膜  １０…裏面オーミック電極  １１…裏面パッド電極  １２…保護膜  １００…ボンディングツール
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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