JP3361062B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JP3361062B2 JP3361062B2 JP26352598A JP26352598A JP3361062B2 JP 3361062 B2 JP3361062 B2 JP 3361062B2 JP 26352598 A JP26352598 A JP 26352598A JP 26352598 A JP26352598 A JP 26352598A JP 3361062 B2 JP3361062 B2 JP 3361062B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- sic
- schottky
- metal
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）を用いた半導体装置に関する。
Ｃ）を用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属と半導体を接触させたショットキー
電極を用いる構造のショットキーダイオードは、半導体
中の少数キャリアを使用しないので高速スイッチングが
できるという特徴がある。しかしながら、シリコンを用
いたショットキーダイオードは耐圧が低いという問題が
ある。これに対して、ＳｉＣを用いたショットキーダイ
オードは耐圧が高いという特徴を有している。また、Ｓ
ｉＣを用いたショットキーダイオードは高温でも動作で
きることから、大電流が流れるような用途に対して、冷
却手段なし或いは小さな冷却装置を用いるだけでよい。
電極を用いる構造のショットキーダイオードは、半導体
中の少数キャリアを使用しないので高速スイッチングが
できるという特徴がある。しかしながら、シリコンを用
いたショットキーダイオードは耐圧が低いという問題が
ある。これに対して、ＳｉＣを用いたショットキーダイ
オードは耐圧が高いという特徴を有している。また、Ｓ
ｉＣを用いたショットキーダイオードは高温でも動作で
きることから、大電流が流れるような用途に対して、冷
却手段なし或いは小さな冷却装置を用いるだけでよい。
【０００３】ショットキー電極としては例えばチタン
（Ｔｉ）等が用いられるが、チタンは高温で熱処理する
とＳｉＣと反応し、逆バイアス時のリーク電流が増加す
るという問題がある。また、デバイスとしてはショット
キー電極の他にオーミック電極を形成する必要がある。
オーミック電極としては通常ニッケルが用いられるが、
良好なオーミック性を生じさせるためには数１００度の
温度で熱処理を行う必要がある。このときの熱処理によ
って、ショットキー電極に前述したようなリーク電流の
増加が生じる。オーミック電極を形成した後に熱処理を
行い、その後にショットキー電極を形成する方法も考え
られるが、この場合にはアニール雰囲気中の不純物によ
って表面が汚染され、逆にリーク電流が増大するという
現象が生じる。
（Ｔｉ）等が用いられるが、チタンは高温で熱処理する
とＳｉＣと反応し、逆バイアス時のリーク電流が増加す
るという問題がある。また、デバイスとしてはショット
キー電極の他にオーミック電極を形成する必要がある。
オーミック電極としては通常ニッケルが用いられるが、
良好なオーミック性を生じさせるためには数１００度の
温度で熱処理を行う必要がある。このときの熱処理によ
って、ショットキー電極に前述したようなリーク電流の
増加が生じる。オーミック電極を形成した後に熱処理を
行い、その後にショットキー電極を形成する方法も考え
られるが、この場合にはアニール雰囲気中の不純物によ
って表面が汚染され、逆にリーク電流が増大するという
現象が生じる。
【０００４】一方、ショットキーダイオードを動作させ
る際には、オン抵抗を下げてオン電流が多くなるように
することが好ましい。この場合、半導体と金属との間の
電位障壁、いわゆるバリアハイトが低いことが要求され
る。ショットキー電極としてＴｉを用いた場合、バリア
ハイトは約１ｅＶ程度である。しかし、大電流を得るた
めにはさらにバリアハイトを下げることが望ましい。
る際には、オン抵抗を下げてオン電流が多くなるように
することが好ましい。この場合、半導体と金属との間の
電位障壁、いわゆるバリアハイトが低いことが要求され
る。ショットキー電極としてＴｉを用いた場合、バリア
ハイトは約１ｅＶ程度である。しかし、大電流を得るた
めにはさらにバリアハイトを下げることが望ましい。
【０００５】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、ショット
キーダイオードのオン電流を増加させるためには、半導
体と金属との間のバリアハイトを低くすることが必要で
あるが、ショットキー電極としてＴｉを用いた場合のバ
リアハイトは１ｅＶ程度であり、必ずしも満足できるも
のではなかった。
キーダイオードのオン電流を増加させるためには、半導
体と金属との間のバリアハイトを低くすることが必要で
あるが、ショットキー電極としてＴｉを用いた場合のバ
リアハイトは１ｅＶ程度であり、必ずしも満足できるも
のではなかった。
【０００７】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、ＳｉＣと電極との間でショットキー接合が
形成された半導体装置において、半導体と電極との間の
バリアハイトを低くしてオン電流を増大させることを目
的としている。
ものであり、ＳｉＣと電極との間でショットキー接合が
形成された半導体装置において、半導体と電極との間の
バリアハイトを低くしてオン電流を増大させることを目
的としている。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＳｉＣと電極
との間でショットキー接合が形成された半導体装置にお
いて、前記電極としてIII ａ族（ＳｃやＹ、或いはＬａ
等のランタン系、アクチニウム系）の第１の金属と仕事
関数が３．９ｅＶ以上の第２の金属との合金を用いるこ
とを特徴とする。
との間でショットキー接合が形成された半導体装置にお
いて、前記電極としてIII ａ族（ＳｃやＹ、或いはＬａ
等のランタン系、アクチニウム系）の第１の金属と仕事
関数が３．９ｅＶ以上の第２の金属との合金を用いるこ
とを特徴とする。
【００１１】前記第１の金属としてはＳｃ、前記第２の
金属としてはIVａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）の金属を用い
ることが好ましい。このように、III ａ族の金属（Ｓｃ
等は仕事関数が３．５ｅＶ以下）と仕事関数が３．９ｅ
Ｖ以上の金属との合金をショットキー電極として用いる
ことにより、ＳｉＣ（例えば、結晶構造が４Ｈのもので
は電子親和力が３．７ｅＶ程度）とのショットキー接合
のバリアハイトを低くすることが可能となり、オン電流
を増加させることが可能となる。
金属としてはIVａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）の金属を用い
ることが好ましい。このように、III ａ族の金属（Ｓｃ
等は仕事関数が３．５ｅＶ以下）と仕事関数が３．９ｅ
Ｖ以上の金属との合金をショットキー電極として用いる
ことにより、ＳｉＣ（例えば、結晶構造が４Ｈのもので
は電子親和力が３．７ｅＶ程度）とのショットキー接合
のバリアハイトを低くすることが可能となり、オン電流
を増加させることが可能となる。
【００１２】また、本発明は、ＳｉＣと電極との間でシ
ョットキー接合が形成された半導体装置において、前記
電極としてIVａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）どうしの合金を
用いることを特徴とする。
ョットキー接合が形成された半導体装置において、前記
電極としてIVａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）どうしの合金を
用いることを特徴とする。
【００１３】このように、IVａ族どうしの合金をショッ
トキー電極として用いた場合にも、ＳｉＣとのショット
キー接合のバリアハイトを低くすることが可能であり、
オン電流を増加させることが可能となる。
トキー電極として用いた場合にも、ＳｉＣとのショット
キー接合のバリアハイトを低くすることが可能であり、
オン電流を増加させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （実施形態１）以下のようにして図１に示すようなショ
ットキーダイオードを作製し、作製したショットキーダ
イオードの評価等を行った。
参照して説明する。 （実施形態１）以下のようにして図１に示すようなショ
ットキーダイオードを作製し、作製したショットキーダ
イオードの評価等を行った。
【００１５】まず、不純物濃度１０18／ｃｍ3 のｎ型伝
導を示すＳｉＣ基板１（厚さ０．２ｍｍ）に、不純物濃
度５×１０15／ｃｍ3 のｎ型ＳｉＣ層（ＳｉＣエピタキ
シャル層２）１０μｍをエピタキシャル成長させた基板
を準備した。この基板をアンモニア水と過酸化水素水の
混合溶液に浸漬し、さらに希ふっ酸水溶液に浸漬するな
どして洗浄を行った後、エピタキシャル層２側にショッ
トキー電極４としてＦｅを１μｍの厚さで蒸着した。ま
た、ＳｉＣ基板１の裏面にオーミック電極３としてＮｉ
を１μｍの厚さで蒸着した。その後、レジスト塗布、露
光、現像、エッチングといったパターニングプロセスを
行い、直径０．１ｍｍのＦｅ電極（ショットキー電極
４）を形成した。また、比較例として、ショットキー電
極としてＴｉを形成したサンプルも作製した。
導を示すＳｉＣ基板１（厚さ０．２ｍｍ）に、不純物濃
度５×１０15／ｃｍ3 のｎ型ＳｉＣ層（ＳｉＣエピタキ
シャル層２）１０μｍをエピタキシャル成長させた基板
を準備した。この基板をアンモニア水と過酸化水素水の
混合溶液に浸漬し、さらに希ふっ酸水溶液に浸漬するな
どして洗浄を行った後、エピタキシャル層２側にショッ
トキー電極４としてＦｅを１μｍの厚さで蒸着した。ま
た、ＳｉＣ基板１の裏面にオーミック電極３としてＮｉ
を１μｍの厚さで蒸着した。その後、レジスト塗布、露
光、現像、エッチングといったパターニングプロセスを
行い、直径０．１ｍｍのＦｅ電極（ショットキー電極
４）を形成した。また、比較例として、ショットキー電
極としてＴｉを形成したサンプルも作製した。
【００１６】上記のようにして作製した両試料をアルゴ
ン雰囲気中、７００℃で熱処理し、ダイオードの逆方向
のリーク電流を測定した。その結果、電圧−１００Ｖに
おけるリーク電流は、ショットキー電極としてＴｉを用
いた場合は約１０-4（Ａ）であったが、Ｆｅの場合は１
０-6（Ａ）以下と小さかった。なお、オーミック電極
は、上記熱処理によってほぼオーミック特性を示した。
ン雰囲気中、７００℃で熱処理し、ダイオードの逆方向
のリーク電流を測定した。その結果、電圧−１００Ｖに
おけるリーク電流は、ショットキー電極としてＴｉを用
いた場合は約１０-4（Ａ）であったが、Ｆｅの場合は１
０-6（Ａ）以下と小さかった。なお、オーミック電極
は、上記熱処理によってほぼオーミック特性を示した。
【００１７】ショットキー電極の界面を調べるため、Ｔ
ｉ及びＦｅをそれぞれ１０ｎｍの厚さで蒸着したＳｉＣ
基板を７００℃で熱処理し、Ｘ線回析を行った。Ｔｉの
場合はシリサイドのピークが見られたが、Ｆｅではシリ
サイドはほとんど見られなかった。
ｉ及びＦｅをそれぞれ１０ｎｍの厚さで蒸着したＳｉＣ
基板を７００℃で熱処理し、Ｘ線回析を行った。Ｔｉの
場合はシリサイドのピークが見られたが、Ｆｅではシリ
サイドはほとんど見られなかった。
【００１８】このように、ＦｅとＳｉＣとの反応が少な
いことがリーク電流の小さい理由と考えられる。すなわ
ち、Ｆｅはシリサイドの生成熱がＳｉＣの生成熱と同程
度かそれよりも大きく、ＳｉＣ中のシリコンと反応して
シリサイドを形成するよりも金属として存在するほうが
安定である。したがって、熱処理によってＳｉＣと反応
しにくいため、リーク電流の増加を抑制することができ
ると考えられる。
いことがリーク電流の小さい理由と考えられる。すなわ
ち、Ｆｅはシリサイドの生成熱がＳｉＣの生成熱と同程
度かそれよりも大きく、ＳｉＣ中のシリコンと反応して
シリサイドを形成するよりも金属として存在するほうが
安定である。したがって、熱処理によってＳｉＣと反応
しにくいため、リーク電流の増加を抑制することができ
ると考えられる。
【００１９】Ｆｅを１０ｎｍの厚さで形成し、アニール
した後にＦｅ上にＡｌを１μｍ蒸着した試料について
も、上記と同様にリーク電流は小さかった。また、鉄の
代わりにルテニウム、オスミウム、イリジウム及びロジ
ウムを用いた試料についても、上記と同様にリーク電流
は小さかった。
した後にＦｅ上にＡｌを１μｍ蒸着した試料について
も、上記と同様にリーク電流は小さかった。また、鉄の
代わりにルテニウム、オスミウム、イリジウム及びロジ
ウムを用いた試料についても、上記と同様にリーク電流
は小さかった。
【００２０】（実施形態２）ショットキー電極の種類を
換えて、第１の実施形態と同様に図１に示すようなショ
ットキーダイオードを作製し、作製したショットキーダ
イオードの評価等を行った。
換えて、第１の実施形態と同様に図１に示すようなショ
ットキーダイオードを作製し、作製したショットキーダ
イオードの評価等を行った。
【００２１】本実施形態では、ショットキー電極として
Ｔｉシリサイド、具体的にはＴｉ3Ｓｉ，ＴｉＳｉ及び
ＴｉＳｉ2 を形成した。形成方法としては、ＴｉとＳｉ
をそれぞれ蒸発源とし、Ｅガン蒸着装置で両者を同時に
蒸発させるようにした。このときの基板温度は２５０℃
とした。
Ｔｉシリサイド、具体的にはＴｉ3Ｓｉ，ＴｉＳｉ及び
ＴｉＳｉ2 を形成した。形成方法としては、ＴｉとＳｉ
をそれぞれ蒸発源とし、Ｅガン蒸着装置で両者を同時に
蒸発させるようにした。このときの基板温度は２５０℃
とした。
【００２２】作製した試料に対して、第１の実施形態と
同様に熱処理を行った後リーク電流を測定した。その結
果、Ｔｉ3 Ｓｉの場合には１０-5（Ａ）台のリーク電流
であったが、ＴｉＳｉでは４×１０-6（Ａ）、ＴｉＳｉ
2 では２×１０-6（Ａ）のリーク電流であった。また、
界面のＸ線回析を第１の実施形態と同様に行った。その
結果、Ｔｉ3 Ｓｉでは同定不能なピークが見られたが、
それ以外のものではそれぞれのシリサイド以外のピーク
は見られなかった。Ｔｉ3 Ｓｉの場合にはリーク電流が
若干高くＳｉＣとの反応が若干あるとも考えられるが、
他の試料では良好な特性が得られている。なお、シリサ
イドはアニールによって結晶性が向上しており、これも
特性向上に寄与していると考えられる。
同様に熱処理を行った後リーク電流を測定した。その結
果、Ｔｉ3 Ｓｉの場合には１０-5（Ａ）台のリーク電流
であったが、ＴｉＳｉでは４×１０-6（Ａ）、ＴｉＳｉ
2 では２×１０-6（Ａ）のリーク電流であった。また、
界面のＸ線回析を第１の実施形態と同様に行った。その
結果、Ｔｉ3 Ｓｉでは同定不能なピークが見られたが、
それ以外のものではそれぞれのシリサイド以外のピーク
は見られなかった。Ｔｉ3 Ｓｉの場合にはリーク電流が
若干高くＳｉＣとの反応が若干あるとも考えられるが、
他の試料では良好な特性が得られている。なお、シリサ
イドはアニールによって結晶性が向上しており、これも
特性向上に寄与していると考えられる。
【００２３】また、Ｔｉシリサイドを１００ｎｍの厚さ
で形成し、その上にＴｉを１μｍ形成した場合も、上記
と同様にリーク電流を低下することができた。この場合
は、Ｔｉシリサイドが厚い場合に比べて、熱処理による
密着力の低下を抑制することができた。また、Ｔｉシリ
サイドの厚さが２０ｎｍでも効果が見られた。
で形成し、その上にＴｉを１μｍ形成した場合も、上記
と同様にリーク電流を低下することができた。この場合
は、Ｔｉシリサイドが厚い場合に比べて、熱処理による
密着力の低下を抑制することができた。また、Ｔｉシリ
サイドの厚さが２０ｎｍでも効果が見られた。
【００２４】また、Ｔｉ以外の金属のシリサイドをショ
ットキー電極に用いて同様に熱処理を行った場合にもリ
ーク電流の増加が少なく、リーク電流は１０-5（Ａ）以
下であった。
ットキー電極に用いて同様に熱処理を行った場合にもリ
ーク電流の増加が少なく、リーク電流は１０-5（Ａ）以
下であった。
【００２５】金属シリサイドをＭＳｉx （Ｍは金属）と
すると、ｘの値が１の近傍でシリサイドの生成エネルギ
ーが最低となる。そのため、所定の割合でＳｉが含まれ
たシリサイドでは、ＳｉＣのＳｉを奪ってｘのより大き
な化合物になるよりも、そのままの状態でいるほうが熱
的に安定といえる。したがって、シリサイドを用いるこ
とにより、熱処理によってＳｉＣと反応しにくくなり、
リーク電流の増加を抑制することができると考えられ
る。
すると、ｘの値が１の近傍でシリサイドの生成エネルギ
ーが最低となる。そのため、所定の割合でＳｉが含まれ
たシリサイドでは、ＳｉＣのＳｉを奪ってｘのより大き
な化合物になるよりも、そのままの状態でいるほうが熱
的に安定といえる。したがって、シリサイドを用いるこ
とにより、熱処理によってＳｉＣと反応しにくくなり、
リーク電流の増加を抑制することができると考えられ
る。
【００２６】なお、シリサイドを形成する金属Ｍとして
は、仕事関数が５．２以下のものがＳｉＣに対するバリ
アの高さが小さく、オン抵抗を下げることができる。金
属ＭとしてはＴｉ以外に、Ｌａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｎｉ，Ｒｕ，
Ｐｄ，Ｌｕ，Ｆｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｐｔがあ
げられる。また、ＳｉＣ中のＳｉとの反応を抑制する観
点から、金属シリサイドＭＳｉx 中のＳｉの割合は所定
以上、具体的にはｘが０．３以上、さらに好ましくは１
以上とすることが好ましい。
は、仕事関数が５．２以下のものがＳｉＣに対するバリ
アの高さが小さく、オン抵抗を下げることができる。金
属ＭとしてはＴｉ以外に、Ｌａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｎｉ，Ｒｕ，
Ｐｄ，Ｌｕ，Ｆｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｐｔがあ
げられる。また、ＳｉＣ中のＳｉとの反応を抑制する観
点から、金属シリサイドＭＳｉx 中のＳｉの割合は所定
以上、具体的にはｘが０．３以上、さらに好ましくは１
以上とすることが好ましい。
【００２７】以上、第１及び第２の実施形態について説
明したが、ショットキー電極としての厚さは１０ｎｍ程
度以上が好ましく、また、平面抵抗を下げる或いはボン
ディング性を向上させるために、実施例中でも説明した
ように他の金属を積層しても良い。
明したが、ショットキー電極としての厚さは１０ｎｍ程
度以上が好ましく、また、平面抵抗を下げる或いはボン
ディング性を向上させるために、実施例中でも説明した
ように他の金属を積層しても良い。
【００２８】なお、第１及び第２の実施形態ではショッ
トキーダイオードについて説明したが、ＭＥＳＦＥＴな
どの他の半導体装置のショットキー電極として用いるこ
とも可能である。
トキーダイオードについて説明したが、ＭＥＳＦＥＴな
どの他の半導体装置のショットキー電極として用いるこ
とも可能である。
【００２９】（実施形態３）以下のようにして図１に示
すようなショットキーダイオードを作製し、作製したシ
ョットキーダイオードの評価等を行った。
すようなショットキーダイオードを作製し、作製したシ
ョットキーダイオードの評価等を行った。
【００３０】まず、不純物濃度１０18／ｃｍ3 のｎ型伝
導を示すＳｉＣ基板１（厚さ０．２ｍｍ）に、不純物濃
度５×１０15／ｃｍ3 のｎ型ＳｉＣ層（ＳｉＣエピタキ
シャル層２）１０μｍをエピタキシャル成長させた基板
を準備した。通常の洗浄方法によって洗浄した後、乾燥
酸素中１２００℃で酸化膜を形成した。その後、エピタ
キシャル層２側をレジストで保護し、反対側の層の酸化
膜をふっ酸で溶解した。レジストを除去した後に洗浄を
行い、ＳｉＣ基板１の裏面にオーミック電極３としてＮ
ｉを１μｍの厚さで蒸着した。さらに、９５０℃でアニ
ールを行い、オーミック性を確保した。その後、エピタ
キシャル層２側の酸化膜を溶解してエピタキシャル層２
の表面を露出させた。
導を示すＳｉＣ基板１（厚さ０．２ｍｍ）に、不純物濃
度５×１０15／ｃｍ3 のｎ型ＳｉＣ層（ＳｉＣエピタキ
シャル層２）１０μｍをエピタキシャル成長させた基板
を準備した。通常の洗浄方法によって洗浄した後、乾燥
酸素中１２００℃で酸化膜を形成した。その後、エピタ
キシャル層２側をレジストで保護し、反対側の層の酸化
膜をふっ酸で溶解した。レジストを除去した後に洗浄を
行い、ＳｉＣ基板１の裏面にオーミック電極３としてＮ
ｉを１μｍの厚さで蒸着した。さらに、９５０℃でアニ
ールを行い、オーミック性を確保した。その後、エピタ
キシャル層２側の酸化膜を溶解してエピタキシャル層２
の表面を露出させた。
【００３１】次に、上記の工程を行った基板を蒸着装置
にセットし、ショットキー電極となる金属材料を蒸着し
た。このとき、第１の金属としてＳｃ、第２の金属とし
てＨｆ或いはＺｒを選び、第１の金属及び第２の金属を
同時に蒸着した。基板温度は２００℃とし、両金属の固
溶体を形成しやすくさせた。試料としては、Ｓｃ：Ｈｆ
或いはＳｃ：Ｚｒの比を、３：２、１：１、９：１とし
たものを作製した。その後、パターニングを行って直径
１００μｍのショットキー電極４を形成した。パターニ
ング後、アルゴン雰囲気中で３００℃、１時間のアニー
ルを行った。
にセットし、ショットキー電極となる金属材料を蒸着し
た。このとき、第１の金属としてＳｃ、第２の金属とし
てＨｆ或いはＺｒを選び、第１の金属及び第２の金属を
同時に蒸着した。基板温度は２００℃とし、両金属の固
溶体を形成しやすくさせた。試料としては、Ｓｃ：Ｈｆ
或いはＳｃ：Ｚｒの比を、３：２、１：１、９：１とし
たものを作製した。その後、パターニングを行って直径
１００μｍのショットキー電極４を形成した。パターニ
ング後、アルゴン雰囲気中で３００℃、１時間のアニー
ルを行った。
【００３２】第１の金属として用いるＳｃは、シリサイ
ドやカーバイドを形成しやすくＳｉＣに対して十分な密
着力が得られるが、仕事関数が小さいのでＳｉＣと接合
したときにショットキーバリアを形成することができな
い。そこで、仕事関数がＳｃよりも大きくかつＳｃと固
溶体を形成しやすいＨｆやＺｒを用い、固溶体の仕事関
数を増加させることで、ＳｉＣに対し低バリアハイトの
ショットキーダイオードを形成するようにした。
ドやカーバイドを形成しやすくＳｉＣに対して十分な密
着力が得られるが、仕事関数が小さいのでＳｉＣと接合
したときにショットキーバリアを形成することができな
い。そこで、仕事関数がＳｃよりも大きくかつＳｃと固
溶体を形成しやすいＨｆやＺｒを用い、固溶体の仕事関
数を増加させることで、ＳｉＣに対し低バリアハイトの
ショットキーダイオードを形成するようにした。
【００３３】以上のようにして作製したサンプルに対し
て、電圧と容量の関係からビルトイン電圧を求めバリア
ハイトを求めた。なお、比較例としてＴｉをショットキ
ー電極としたものも同様に作製し、バリアハイトを求め
た。その結果、Ｔｉの場合は０．９ｅＶのバリアハイト
であったが、本実施形態の場合には各試料とも０．２〜
０．８ｅＶの範囲内であった。ばらつきは見られたが、
どちらかというとＳｃの割合が少ないほうがバリアハイ
トの値が大きい傾向であった。
て、電圧と容量の関係からビルトイン電圧を求めバリア
ハイトを求めた。なお、比較例としてＴｉをショットキ
ー電極としたものも同様に作製し、バリアハイトを求め
た。その結果、Ｔｉの場合は０．９ｅＶのバリアハイト
であったが、本実施形態の場合には各試料とも０．２〜
０．８ｅＶの範囲内であった。ばらつきは見られたが、
どちらかというとＳｃの割合が少ないほうがバリアハイ
トの値が大きい傾向であった。
【００３４】また、電極のＸ線回析を行ったところ、本
実施形態の試料は単一相であった。また、混合相電極に
ありがちなアニールにおける相分離などに起因するはが
れ等の現象は見られなかった。
実施形態の試料は単一相であった。また、混合相電極に
ありがちなアニールにおける相分離などに起因するはが
れ等の現象は見られなかった。
【００３５】なお、通常の洗浄、蒸着工程で電極を形成
すると界面に薄い酸化膜が形成されやすく、その影響で
大きなバリアハイトが観測される場合がある。そこで、
界面を清浄化させるために、蒸着前にイオンボンバード
メント等を行ったところ、安定した界面を得ることがで
きた。以下、具体的に説明する。
すると界面に薄い酸化膜が形成されやすく、その影響で
大きなバリアハイトが観測される場合がある。そこで、
界面を清浄化させるために、蒸着前にイオンボンバード
メント等を行ったところ、安定した界面を得ることがで
きた。以下、具体的に説明する。
【００３６】ＲＦコイルを備えた蒸着装置にＨｅやＡｒ
等の不活性ガス或いは水素や炭化水素等の還元性ガスを
微量導入してプラズマを生成し、このプラズマに対して
１００Ｖ程度以下の直流電圧を印加してＳｉＣ基板表面
に衝突させた。このようなイオンボンバードメント処理
を行った後にショットキー電極を形成したもののバリア
ハイトを評価した。３００℃のアニールを行った後にお
いて、イオンボンバードメント処理無しのものはバリア
ハイトに±０．２ｅＶ程度のばらつきがあったが、イオ
ンボンバードメント処理を行ったものは±０．１ｅＶ以
内とばらつきが改善された。
等の不活性ガス或いは水素や炭化水素等の還元性ガスを
微量導入してプラズマを生成し、このプラズマに対して
１００Ｖ程度以下の直流電圧を印加してＳｉＣ基板表面
に衝突させた。このようなイオンボンバードメント処理
を行った後にショットキー電極を形成したもののバリア
ハイトを評価した。３００℃のアニールを行った後にお
いて、イオンボンバードメント処理無しのものはバリア
ハイトに±０．２ｅＶ程度のばらつきがあったが、イオ
ンボンバードメント処理を行ったものは±０．１ｅＶ以
内とばらつきが改善された。
【００３７】また、水素ガスを導入した減圧状態で６０
０℃の熱処理を行い、その後２００℃でショットキー電
極となる金属材料を蒸着した場合も、やはりバリアハイ
トのばらつきは±０．１ｅＶ以内であった。
０℃の熱処理を行い、その後２００℃でショットキー電
極となる金属材料を蒸着した場合も、やはりバリアハイ
トのばらつきは±０．１ｅＶ以内であった。
【００３８】（実施形態４）第１の金属としてＨｆを、
第二の金属としてＴｉを用い、両金属の固溶体をショッ
トキー電極として、第３の実施形態と同様にショットキ
ーダイオードを作製した。Ｈｆ／Ｔｉの比率は９から
０．１とした。その結果、バリアハイトは０．３から
０．７ｅＶまで連続的に変化させることができた。ま
た、第１の実施形態と同様、電極はがれはなかった。
第二の金属としてＴｉを用い、両金属の固溶体をショッ
トキー電極として、第３の実施形態と同様にショットキ
ーダイオードを作製した。Ｈｆ／Ｔｉの比率は９から
０．１とした。その結果、バリアハイトは０．３から
０．７ｅＶまで連続的に変化させることができた。ま
た、第１の実施形態と同様、電極はがれはなかった。
【００３９】なお、ＺｒとＨｆやＴｉとで固溶体を形成
することも有効であり、上述したＨｆ−Ｔｉの他にも、
Ｈｆ−Ｚｒ或いはＺｒ−Ｔｉの固溶体を用いることによ
り、Ｔｉよりも仕事関数を下げることができ、バリアハ
イトの低いショットキー接合を得ることが可能である。
することも有効であり、上述したＨｆ−Ｔｉの他にも、
Ｈｆ−Ｚｒ或いはＺｒ−Ｔｉの固溶体を用いることによ
り、Ｔｉよりも仕事関数を下げることができ、バリアハ
イトの低いショットキー接合を得ることが可能である。
【００４０】（実施形態５）第１の金属としてＬａを、
第２の金属としてＡｌを用い、これらを基板温度２００
℃で同時に蒸着して、Ｌａ3 Ａｌ、ＬａＡｌ2 をショッ
トキー電極として用いた２種類のショットキーダイオー
ドを第３の実施形態と同様に作製した。また、比較例と
して、Ｌａをショットキー電極とした試料も作製した。
第２の金属としてＡｌを用い、これらを基板温度２００
℃で同時に蒸着して、Ｌａ3 Ａｌ、ＬａＡｌ2 をショッ
トキー電極として用いた２種類のショットキーダイオー
ドを第３の実施形態と同様に作製した。また、比較例と
して、Ｌａをショットキー電極とした試料も作製した。
【００４１】測定の結果、ＳｉＣとのショットキー接合
のバリアハイトは、Ｌａ3 Ａｌでは０．４ｅＶ、ＬａＡ
ｌ2 では０．６ｅＶであった。また電極にＬａＡｌ2 を
用いた試料に対してアニールを行った。逆方向に１００
Ｖの電圧を印加した場合、３００℃のアニールでは１０
-4（Ａ）のリーク電流であったが、８００℃のアニール
では１０-6（Ａ）に低下した。なお、電極にＬａのみを
用いた試料では８００℃でのアニールによって電極が凝
集してしまったが、電極にＬａＡｌ2 を用いた試料では
形状に特に変化は見られなかった。 （実施形態６）第１の金属としてＳｃ、Ｙ或いはランタ
ン系のＬａ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｎｄを用い、第２の金属とし
てＲｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｔｌ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｐｔ，Ａｕを用い、第
１の金属／第２の金属の比率が０．３〜３の合金をショ
ットキー電極とした。作製方法は第３の実施形態と同様
であり、また同様にバリアハイトを評価した。
のバリアハイトは、Ｌａ3 Ａｌでは０．４ｅＶ、ＬａＡ
ｌ2 では０．６ｅＶであった。また電極にＬａＡｌ2 を
用いた試料に対してアニールを行った。逆方向に１００
Ｖの電圧を印加した場合、３００℃のアニールでは１０
-4（Ａ）のリーク電流であったが、８００℃のアニール
では１０-6（Ａ）に低下した。なお、電極にＬａのみを
用いた試料では８００℃でのアニールによって電極が凝
集してしまったが、電極にＬａＡｌ2 を用いた試料では
形状に特に変化は見られなかった。 （実施形態６）第１の金属としてＳｃ、Ｙ或いはランタ
ン系のＬａ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｎｄを用い、第２の金属とし
てＲｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｔｌ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｐｔ，Ａｕを用い、第
１の金属／第２の金属の比率が０．３〜３の合金をショ
ットキー電極とした。作製方法は第３の実施形態と同様
であり、また同様にバリアハイトを評価した。
【００４２】その結果、バリアハイトは０．３〜０．８
ｅＶの範囲内であった。なお、第２の金属中に不純物元
素が１％程度含まれていてもバリアハイトには大きな影
響はなかった。また、第２の金属としてＲｕ，Ａｇ，Ｃ
ｏ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｎ，Ｐ
ｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｐｔ，Ａｕを用いた場合には、７００
℃でアニールを行っても電極に変化はなく耐熱性が得ら
れた。
ｅＶの範囲内であった。なお、第２の金属中に不純物元
素が１％程度含まれていてもバリアハイトには大きな影
響はなかった。また、第２の金属としてＲｕ，Ａｇ，Ｃ
ｏ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｎ，Ｐ
ｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｐｔ，Ａｕを用いた場合には、７００
℃でアニールを行っても電極に変化はなく耐熱性が得ら
れた。
【００４３】以上本発明の各実施形態を説明したが、本
発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、そ
の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施す
ることが可能である。
発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、そ
の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施す
ることが可能である。
【００４４】
【００４５】
【発明の効果】本発明では、ＳｉＣとの間でショットキ
ー接合を形成する電極材料に所定の金属の合金を用いる
ことにより、ショットキー接合のバリアハイトを低くす
ることができ、オン電流の多い優れた半導体素子を得る
ことができる。
ー接合を形成する電極材料に所定の金属の合金を用いる
ことにより、ショットキー接合のバリアハイトを低くす
ることができ、オン電流の多い優れた半導体素子を得る
ことができる。
【図１】本発明の実施形態に係るショットキーダイオー
ドの構成例を示した図。
ドの構成例を示した図。
１…ＳｉＣ基板
２…ＳｉＣエピタキシャル層
３…オーミック電極
４…ショットキー電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/47
H01L 29/872
Claims (5)
- 【請求項１】ＳｉＣと電極との間でショットキー接合が
形成された半導体装置において、前記電極としてスカン
ジウム（Ｓｃ）とハフニウム（Ｈｆ）の合金又はスカン
ジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）の合金を用いる
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】ＳｉＣと電極との間でショットキー接合が
形成された半導体装置において、前記電極としてＬａ 3
Ａｌ又はＬａＡｌ 2 を用いることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項３】ＳｉＣと電極との間でショットキー接合が
形成された半導体装置において、前記電極としてIVａ族
どうしの合金を用いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】前記電極として用いる合金は、ハフニウム
（Ｈｆ）とチタン（Ｔｉ）の合金、ハフニウム（Ｈｆ）
とジルコニウム（Ｚｒ）の合金、又はハフニウム（Ｈ
ｆ）とチタン（Ｔｉ）とジルコニウム（Ｚｒ）の合金で
あることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。 - 【請求項５】前記電極として用いる合金は、ハフニウム
（Ｈｆ）とチタン（Ｔｉ）の合金であり、Ｈｆ／Ｔｉの
比率が９から０．１の範囲にあることを特徴とする請求
項３に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26352598A JP3361062B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26352598A JP3361062B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000101100A JP2000101100A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3361062B2 true JP3361062B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=17390755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26352598A Expired - Fee Related JP3361062B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361062B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12527056B2 (en) | 2021-09-22 | 2026-01-13 | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010097906A (ko) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | 김효근 | 오믹 접촉용 금속박막 및 그 제조방법 |
| KR20020066578A (ko) * | 2001-02-12 | 2002-08-19 | 광주과학기술원 | 질화물반도체 소자에 사용되는 오믹금속전극 제조방법 |
| JP4892787B2 (ja) * | 2001-04-09 | 2012-03-07 | 株式会社デンソー | ショットキーダイオード及びその製造方法 |
| US7084423B2 (en) | 2002-08-12 | 2006-08-01 | Acorn Technologies, Inc. | Method for depinning the Fermi level of a semiconductor at an electrical junction and devices incorporating such junctions |
| US6833556B2 (en) | 2002-08-12 | 2004-12-21 | Acorn Technologies, Inc. | Insulated gate field effect transistor having passivated schottky barriers to the channel |
| US7538361B2 (en) | 2003-03-24 | 2009-05-26 | Showa Denko K.K. | Ohmic electrode structure, compound semiconductor light emitting device having the same, and LED lamp |
| JP2006120761A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Kansai Tlo Kk | 半導体装置製造方法 |
| JP2009094433A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-04-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 炭化珪素装置 |
| JP2011176183A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Toyota Motor Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US9117739B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-08-25 | Cree, Inc. | Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same |
| US8395140B2 (en) * | 2010-07-09 | 2013-03-12 | Micron Technology, Inc. | Cross-point memory utilizing Ru/Si diode |
| JP2011142355A (ja) * | 2011-04-21 | 2011-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 整流素子 |
| US8664665B2 (en) * | 2011-09-11 | 2014-03-04 | Cree, Inc. | Schottky diode employing recesses for elements of junction barrier array |
| US8680587B2 (en) | 2011-09-11 | 2014-03-25 | Cree, Inc. | Schottky diode |
| US8618582B2 (en) * | 2011-09-11 | 2013-12-31 | Cree, Inc. | Edge termination structure employing recesses for edge termination elements |
| GB2526950B (en) | 2011-11-23 | 2016-04-20 | Acorn Tech Inc | Improving metal contacts to group IV semiconductors by inserting interfacial atomic monolayers |
| JP6356428B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2018-07-11 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2017168674A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| US9620611B1 (en) | 2016-06-17 | 2017-04-11 | Acorn Technology, Inc. | MIS contact structure with metal oxide conductor |
| DE112017005855T5 (de) | 2016-11-18 | 2019-08-01 | Acorn Technologies, Inc. | Nanodrahttransistor mit Source und Drain induziert durch elektrische Kontakte mit negativer Schottky-Barrierenhöhe |
| CN113131986B (zh) | 2019-12-31 | 2023-04-25 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种卫星波束偏置处理方法、设备及介质 |
| WO2022045160A1 (ja) * | 2020-08-27 | 2022-03-03 | 新電元工業株式会社 | ワイドギャップ半導体装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997033308A1 (en) | 1996-03-07 | 1997-09-12 | 3C Semiconductor Corporation | Os RECTIFYING SCHOTTKY AND OHMIC JUNCTION AND W/WC/TiC OHMIC CONTACTS ON SiC |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP26352598A patent/JP3361062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997033308A1 (en) | 1996-03-07 | 1997-09-12 | 3C Semiconductor Corporation | Os RECTIFYING SCHOTTKY AND OHMIC JUNCTION AND W/WC/TiC OHMIC CONTACTS ON SiC |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12527056B2 (en) | 2021-09-22 | 2026-01-13 | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000101100A (ja) | 2000-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3361062B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US9478604B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2509713B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
| US4141020A (en) | Intermetallic aluminum-transition metal compound Schottky contact | |
| EP0804802B1 (en) | A method of producing an ohmic contact for a semiconductor device | |
| US20160307756A1 (en) | Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| JP4501488B2 (ja) | 炭化珪素半導体のオーミック電極及びその製造方法 | |
| US4310568A (en) | Method of fabricating improved Schottky barrier contacts | |
| JPH0864800A (ja) | 炭化珪素半導体素子 | |
| JP3934822B2 (ja) | ショットキーダイオードおよびその製造方法 | |
| US9035323B2 (en) | Silicon carbide barrier diode | |
| CN115863405B (zh) | 一种欧姆接触结构及其制备方法、hemt器件 | |
| JP3970142B2 (ja) | 炭化けい素のオーミック電極構造および半導体装置 | |
| JPH0831767A (ja) | 電極構造の製造方法 | |
| JP2000106350A (ja) | オーミック電極の製造方法及び半導体素子の製造方法 | |
| JP2727902B2 (ja) | Ａｌコンタクト構造 | |
| JP2002083954A (ja) | 集積回路部材及びその製造方法 | |
| CN117558750B (zh) | 一种p型4H-SiC的SiC/Al/Ti欧姆接触电极、其制备方法及包含该电极的半导体器件 | |
| TWI609415B (zh) | 半導體裝置電極的製造方法 | |
| JPH08316172A (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
| JPH06232050A (ja) | ダイヤモンド電子素子及びその製造方法 | |
| JP2003197926A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JPH0677464A (ja) | ショットキバリア半導体装置 | |
| JPS6159878A (ja) | シヨツトキ−電極の形成法 | |
| JPH09148557A (ja) | ＳｉＣの電極構造及びその電極形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |