JP2014086438A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本明細書に開示する半導体装置の製造方法は、SiC半導体基板の表面の絶縁層6、7の開口部の内側に、電極材料となる金属を体積させて電極金属層52を形成する電極金属層形成工程を備えている。電極金属層形成工程の後に、絶縁層をエッチングして、絶縁層に形成された開口の内壁面と電極金属層との隙間を拡大させるエッチング工程を備えている。また、エッチング工程後にSiC半導体基板及び電極金属層を加熱して、電極金属層とSiC半導体基板をオーミック接合させるシンター処理工程を備えている。
【選択図】図1
Description
本明細書に開示する半導体装置の製造方法では、電極金属層形成工程は、SiC半導体基板の表面及びレジスト層の表面に、SiC半導体基板とオーミック接合する金属材料を堆積させてオーミック電極層を形成するオーミック電極層形成ステップを備えていてもよい。また、オーミック電極層形成ステップ後に、オーミック電極層の表面側にオーミック電極層を保護する金属材料を堆積させて保護金属層を形成する保護金属層形成ステップを備えていてもよい。
本明細書に開示する半導体装置の製造方法のエッチング工程では、オーミック電極層の側壁がさらにエッチングされる一方、保護金属層はエッチングされなくてもよい。また、シンター処理が、保護金属層の融点以上の温度で実行されてもよい。
本明細書に開示する半導体装置の製造方法では、エッチング工程は、エッチング液を用いて絶縁層及び電極金属層をエッチングするウェットエッチング工程であってもよい。保護金属層のエッチング液に対するエッチングレートは、絶縁層のエッチング液に対するエッチングレートより小さく、かつ、オーミック電極層のエッチング液に対するエッチングレートより小さくてもよい。
本明細書で開示する半導体装置の製造方法では、電極金属層形成工程は、オーミック電極層形成ステップと保護金属層形成ステップの間に、オーミック電極層の表面に、炭素を吸着する金属材料を堆積させて炭素吸着金属層を形成する炭素吸着金属層形成ステップをさらに備えていてもよい。
本明細書は、新規な半導体装置を開示する。本明細書が開示する半導体装置は、SiC半導体基板と、SiC半導体基板の表面に配置され、SiC半導体基板の表面の一部を露出させる開口を有する絶縁膜と、絶縁膜の開口内に配置され、SiC半導体基板の表面にオーミック接合するオーミック電極層と、絶縁膜の開口内において、オーミック電極層の表面に配置された炭素吸着金属層と、絶縁膜の開口内において、炭素吸着金属層の表面、オーミック電極層の側面、及び炭素吸着金属層の側面に配置された保護金属層と、を備えている。
まず、SiC半導体板基板4の表面に酸化ケイ素(SiO2)からなる絶縁層5を形成する(図2)。絶縁層5は、公知の方法(例えば、CVD等)によって形成することができる。絶縁層5の厚さは、例えば1.5μmとすることができる。次に、絶縁層5の表面の全体にスピンコート等によってレジスト層を形成し、そのレジスト層をパターニングすることでレジストマスク40を形成する(図3)。図3に示すように、レジストマスク40は、形成するゲート電極24の大きさに対応した開口部41を有する。
次に、ドライエッチングを行いレジストマスク40の開口部41に露出する範囲の絶縁層5を除去する(図4)。レジストマスク40の開口部41に位置する絶縁層5が除去されることで、開口部41の内側のSiC半導体基板4が露出する。開口部41の図左右方向の幅は、例えば2μmとすることができる。絶縁層5の一部が除去されることで、図4に示すように、キャップ絶縁層6と層間絶縁層7が形成される。
(オーミック電極層形成ステップ)
次に、キャップ絶縁層6、及び層間絶縁層7の上にレジストマスク40が残された状態で、SiC半導体基板4の表面及びレジストマスク40の表面に、スパッタリングによりニッケルを堆積しNi層52を形成する(図5)。Ni層52は、後に説明するようにシンター処理によってSiC半導体基板4とオーミック接合するオーミック電極層52である。Ni層52の厚さは、例えば50nmとすることができる。
次に、Ni層52の表面に、スパッタリングにより鉄を堆積してFe層54を形成する(図5)。図5に示すように、Fe層54は、Ni層52の表面の全体に形成される。このため、Fe層54は、レジストマスク40の上方にも形成される。Fe層54は、後に説明するシンター処理によってオーステナイトとなり、カーボン(C)を吸着する炭素吸着層である。Fe層54の厚さは、例えば50nmとすることができる。
次に、Fe層54の表面に金を堆積してAu層56を形成する(図5)。Au層56も、Fe層54の表面の全体に形成され、レジストマスク40の上方にも形成される。Au層56は、後に説明するサイドエッチング工程において、Ni層52、Fe層54を保護する保護金属層である。Au層の厚さは、例えば50nmとすることができる。
次に、有機剥離剤を用いてレジストマスク40を除去する(図6)。このとき、レジストマスク40の表面に蒸着されているNi層52、Fe層54、Au層56も除去される。これによって、SiC半導体基板4の表面の開口部41の内側の範囲に、Ni層52、Fe層54、Au層56が積層された金属層が形成される。
次に、レジストマスク40が除去されたSiC半導体基板4をウェットエッチングする。ウェットエッチングのエッチング液には、例えば希フッ酸(DHF)を用いることができる。エッチング液に対するエッチングレートは、絶縁層6、7、Ni層52及びFe層54で大きく、Au層56で小さい。このため、図7に示すように、ウェットエッチングによって絶縁層6、7は、その上面及び開口部41の側面が除去される。絶縁層6、7の側面が除去されることで、開口部41の幅(絶縁層6と絶縁層7の間隔)が広がる。また、Au層56のエッチングレートは小さいので、Au層56の形状はほとんど変化しない。一方、Ni層52、Fe層54のエッチングレートは大きいので、エッチング液と接触するNi層52、Fe層54の側面は除去される。このため、図7に示すように、Ni層52及びFe層54に対してAu層56が側方に突出した状態となる。なお、後述のコンタクト抵抗の増加を抑制する効果を得るためには、Ni層52、Fe層54の側面がエッチングされる長さが、Ni層52とFe層54の厚さの合計の1.5倍程度(150nm)となることが好ましい。
次に、SiC半導体基板4を、加熱装置によって加熱するシンター処理を行う(図8)。加熱装置として、例えば赤外線ランプRTA(Rapid Thermal Anneal)装置(図示しない)が使用できる。なお、加熱装置は、大気開放型のものであってもよい。ここで、シンター処理は、Au層56の融点(1065℃)以上の温度で、かつ、Fe層54がオーステナイトとなる温度領域で行う。加熱時間は例えば1分である。シンター処理によって、図8に示すように、Ni層52とSiC半導体基板4の炭化ケイ素とが反応しニッケルシリサイド62(Ni2Si)が形成され、Ni層52とSiC半導体基板4とのコンタクト抵抗が減少し、Ni層52とSiC半導体基板4とはオーミック接合する。
2 ドレイン電極
4 半導体基板
5 絶縁層
6 キャップ絶縁層
7 層間絶縁層
8 アルミ蒸着層
10 ソース電極
14 ドレイン領域
18 ドリフト領域
20 ベース領域
22 ソース領域
24 ゲート電極
26 ゲート絶縁膜
30 トレンチ
40 レジストマスク
41 開口部
52 Ni層
54 Fe層
56 Au層
Claims (6)
- 半導体装置を製造する方法であり、
SiC半導体基板の表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
形成された絶縁層の表面に、開口を有するレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
レジスト層の開口に露出する範囲の絶縁層を除去する絶縁層除去工程と、
絶縁層除去工程後、絶縁層上にレジスト層が形成された状態で、SiC半導体基板の表面及びレジスト層の表面に電極材料となる金属を体積させて電極金属層を形成する電極金属層形成工程と、
電極金属層形成工程後に、電極金属層が堆積されたレジスト層を除去するレジスト層除去工程と、
レジスト層除去工程後、絶縁層をエッチングして、絶縁層に形成された開口の内壁面と電極金属層との隙間を拡大させるエッチング工程と、
エッチング工程後にSiC半導体基板及び電極金属層を加熱して、電極金属層とSiC半導体基板をオーミック接合させるシンター処理工程と、を備える半導体装置の製造方法。 - 電極金属層形成工程は、
SiC半導体基板の表面及びレジスト層の表面に、SiC半導体基板とオーミック接合する金属材料を堆積させてオーミック電極層を形成するオーミック電極層形成ステップと、
オーミック電極層形成ステップ後に、オーミック電極層の表面側にオーミック電極層を保護する金属材料を堆積させて保護金属層を形成する保護金属層形成ステップと、
を備える請求項1の半導体装置の製造方法。 - エッチング工程では、オーミック電極層の側壁がさらにエッチングされる一方、保護金属層はエッチングされず、
シンター処理が、保護金属層の融点以上の温度で実行される請求項2の半導体装置の製造方法。 - エッチング工程は、エッチング液を用いて絶縁層及び電極金属層をエッチングするウェットエッチング工程であり、
保護金属層のエッチング液に対するエッチングレートは、絶縁層のエッチング液に対するエッチングレートより小さく、かつ、オーミック電極層のエッチング液に対するエッチングレートより小さい、請求項1〜3のいずれか一項の半導体装置の製造方法。 - 電極金属層形成工程は、オーミック電極層形成ステップと保護金属層形成ステップの間に、オーミック電極層の表面に、炭素を吸着する金属材料を堆積させて炭素吸着金属層を形成する炭素吸着金属層形成ステップをさらに備える請求項1〜4のいずれか一項の半導体装置の製造方法。
- SiC半導体基板と、
SiC半導体基板の表面に配置され、SiC半導体基板の表面の一部を露出させる開口を有する絶縁膜と、
絶縁膜の開口内に配置され、SiC半導体基板の表面にオーミック接合するオーミック電極層と、
絶縁膜の開口内において、オーミック電極層の表面に配置された炭素吸着金属層と、
絶縁膜の開口内において、炭素吸着金属層の表面、オーミック電極層の側面、及び炭素吸着金属層の側面に配置された保護金属層と、を備えている半導体装置。
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