JP2911122B2 - 炭化ケイ素半導体素子のオーミック電極形成方法 - Google Patents
炭化ケイ素半導体素子のオーミック電極形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、炭化ケイ素半導体素子のオーミック電極形
成方法に関する。
成方法に関する。
（ロ） 従来の技術 炭化ケイ素（SiC）は高温高圧下で動作可能な半導体
材料として注目されており、また光学的バンドギャップ
が広く容易にPn接合が形成できることから青色発光素子
材料としても期待されている。
材料として注目されており、また光学的バンドギャップ
が広く容易にPn接合が形成できることから青色発光素子
材料としても期待されている。
斯るSiC半導体素子には、従来オーミック電極とし
て、1987年秋期応用物理学会予稿集、29a−Ｗ−1,586頁
に示されている如く、Ｐ型SiC上にAl/Si,n型SiC上にNi
が用いられている。
て、1987年秋期応用物理学会予稿集、29a−Ｗ−1,586頁
に示されている如く、Ｐ型SiC上にAl/Si,n型SiC上にNi
が用いられている。
第２図に従来のSiC半導体素子を示す。斯るSiC半導体
素子の製造方法は、例えばｎ型SiC基板（１）の一主面
上に、ｎ型SiC層（２）、Ｐ型SiC層（３）をLPE法を用
いて順次成長する次いで斯る積層基板をウェットエッチ
ング等の表面処理した後Ｐ型SiC層（３）上にAl/Si電極
膜（５）を、ｎ型SiC基板（１）の他主面上にNi電極膜
（６）をそれぞれ真空蒸着する。しかる後、斯る積層基
板に900〜1000℃の高温で５分程度熱処理を施すことに
よって、各電極はSiCと合金化し、オーミック性を得る
ものである。
素子の製造方法は、例えばｎ型SiC基板（１）の一主面
上に、ｎ型SiC層（２）、Ｐ型SiC層（３）をLPE法を用
いて順次成長する次いで斯る積層基板をウェットエッチ
ング等の表面処理した後Ｐ型SiC層（３）上にAl/Si電極
膜（５）を、ｎ型SiC基板（１）の他主面上にNi電極膜
（６）をそれぞれ真空蒸着する。しかる後、斯る積層基
板に900〜1000℃の高温で５分程度熱処理を施すことに
よって、各電極はSiCと合金化し、オーミック性を得る
ものである。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 斯る従来方法を用いて、ｐ型SiC上にAl/Si電極膜を複
数に分割して形成し、隣り合う電極間でそれぞれＶ−Ｉ
特性を調べたところ、第３図に示す如く、オーミック性
が得られている部分（実線）と得られていない部分（破
線）が生じていることがわかった。即ち、従来方法では
SiC上に形成したオーミック電極は場所的にオーミック
性が得られず、電極むらが生じるといった問題を有して
いる。
数に分割して形成し、隣り合う電極間でそれぞれＶ−Ｉ
特性を調べたところ、第３図に示す如く、オーミック性
が得られている部分（実線）と得られていない部分（破
線）が生じていることがわかった。即ち、従来方法では
SiC上に形成したオーミック電極は場所的にオーミック
性が得られず、電極むらが生じるといった問題を有して
いる。
斯る電極むらの発生は、しきい値電流を増加する原因
となり、素子の特性は低下することになる。さらに電極
のオーミック性を示す部分に電流が集中するため、その
部分の発熱量が増え、熱劣化が著しくなる。即ち、素子
の寿命が短くなり不都合である。
となり、素子の特性は低下することになる。さらに電極
のオーミック性を示す部分に電流が集中するため、その
部分の発熱量が増え、熱劣化が著しくなる。即ち、素子
の寿命が短くなり不都合である。
またｎ型SiC上に形成されるNi電極も同様な問題が生
じる。
じる。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は炭化ケイ素半導体素子にオーミック性電極を
形成する方法において、上記課題を解決するため、先ず
ｐ型炭化ケイ素半導体層上に当該ｐ型炭化ケイ素半導体
層よりも酸素と強い反応を示す金属膜を形成し、次いで
その上にオーミック電極用Al/Si膜を積層した後、該オ
ーミック電極用Al/Si膜の構成元素が前記金属膜中を拡
散し、前記ｐ型炭化ケイ素半導体層に到達する温度で熱
処理することを特徴とする。或いは、先ずｎ型炭化ケイ
素半導体層上に当該ｎ型炭化ケイ素半導体層よりも酸素
と強い反応を示す金属膜を形成し、次いでその上にオー
ミック電極用Ni膜を積層した後、該オーミック電極用Ni
膜の構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｎ型炭化ケ
イ素半導体層に到達する温度で熱処理することを特徴と
する。
形成する方法において、上記課題を解決するため、先ず
ｐ型炭化ケイ素半導体層上に当該ｐ型炭化ケイ素半導体
層よりも酸素と強い反応を示す金属膜を形成し、次いで
その上にオーミック電極用Al/Si膜を積層した後、該オ
ーミック電極用Al/Si膜の構成元素が前記金属膜中を拡
散し、前記ｐ型炭化ケイ素半導体層に到達する温度で熱
処理することを特徴とする。或いは、先ずｎ型炭化ケイ
素半導体層上に当該ｎ型炭化ケイ素半導体層よりも酸素
と強い反応を示す金属膜を形成し、次いでその上にオー
ミック電極用Ni膜を積層した後、該オーミック電極用Ni
膜の構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｎ型炭化ケ
イ素半導体層に到達する温度で熱処理することを特徴と
する。
（ホ） 作用 本発明は、先ずｐ型或いはｎ型の炭化ケイ素半導体層
上に、当該炭化ケイ素半導体層よりも酸素と強い反応を
示す金属膜を形成することにより、当該金属膜は上記炭
化ケイ素半導体層表面に生成された自然酸化膜と反応
し、当該自然酸化膜を還元する。
上に、当該炭化ケイ素半導体層よりも酸素と強い反応を
示す金属膜を形成することにより、当該金属膜は上記炭
化ケイ素半導体層表面に生成された自然酸化膜と反応
し、当該自然酸化膜を還元する。
さらに、その金属膜上にオーミック電極用のAl/Si膜
或いはNi膜を積層した後、これらオーミック電極用金属
膜の構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型或いは
ｎ型の炭化ケイ素半導体層に到達する温度で熱処理する
ので、オーミック電極用のAl/Si膜或いはNi膜は自然酸
化膜に遮られることなく炭化ケイ素半導体層とオーミッ
ク接触し、良好なオーミック電極を形成することができ
る。
或いはNi膜を積層した後、これらオーミック電極用金属
膜の構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型或いは
ｎ型の炭化ケイ素半導体層に到達する温度で熱処理する
ので、オーミック電極用のAl/Si膜或いはNi膜は自然酸
化膜に遮られることなく炭化ケイ素半導体層とオーミッ
ク接触し、良好なオーミック電極を形成することができ
る。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明方法の一実施例を示す工程別断面図で
ある。以下図を参照して本発明方法を説明する。
ある。以下図を参照して本発明方法を説明する。
先ず、第１図（ａ）に示す如く、ｎ型SiC基板（１）
を用意し、該ｎ型SiC基板（１）の一主面上にｎ型SiC
（２）を周知のLPE法、CVD法等でエピタキシャル成長さ
せる。次いで、同図（ｂ）に示す如く、ｎ型SiC層
（２）上に、同様に、Ｐ型SiC層（３）をエピタキシャ
ル成長させる。しかる後、SiC表面をウェットエッチン
グ等により表面処理をする。表面処理後、本発明者が斯
るSiC表面を分析したところ、その表面には数十Å程度
のSiC自然酸化膜が新たに生成されていた。また、本発
明者が検討した結果、従来方法には斯るSiC自然酸化膜
がSiCとオーミック電極とのオーミック接触形成時に電
極むらを生じさせる原因になることが判明した。したが
って本実施例では、斯るSiC自然酸化膜の影響を避ける
ため次のような手段を用いる。即ち、同図（ｃ）に示す
如く、Ｐ型SiC層（３）上に、SiCよりも強く酸素と反応
する金属、例えばTi薄膜（４）を真空蒸着法を用いて、
500Å程度積層する。このTi薄膜（４）は、Ｐ型SiC層
（３）表面に生成されているSiC自然酸化膜中の酸素と
反応し、当該SiC自然酸化膜を還元する。次に、同図
（ｄ）に示す如く、Ti薄膜（４）上にAl/Si電極膜
（５）を、またｎ型SiC基板（１）の他主面にNi電極膜
（６）を真空蒸着法を用いて、それぞれ形成する。しか
る後、斯かる積層基板を、オーミック電極用Al/Si膜の
構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型SiC層に到
達する温度である800〜1000℃、例えば950℃で５分程度
熱処理する。ここで、基板温度が800℃以上でAl/Si電極
膜（５）は、酸素と反応したTi薄膜（４）中を均一に拡
散していくことができる。そして、Al/Si電極膜（５）
は従来のようにSiC自然酸化膜に妨げられることなくＰ
型SiC層（３）に到達して均一なオーミック接触を形成
する。
を用意し、該ｎ型SiC基板（１）の一主面上にｎ型SiC
（２）を周知のLPE法、CVD法等でエピタキシャル成長さ
せる。次いで、同図（ｂ）に示す如く、ｎ型SiC層
（２）上に、同様に、Ｐ型SiC層（３）をエピタキシャ
ル成長させる。しかる後、SiC表面をウェットエッチン
グ等により表面処理をする。表面処理後、本発明者が斯
るSiC表面を分析したところ、その表面には数十Å程度
のSiC自然酸化膜が新たに生成されていた。また、本発
明者が検討した結果、従来方法には斯るSiC自然酸化膜
がSiCとオーミック電極とのオーミック接触形成時に電
極むらを生じさせる原因になることが判明した。したが
って本実施例では、斯るSiC自然酸化膜の影響を避ける
ため次のような手段を用いる。即ち、同図（ｃ）に示す
如く、Ｐ型SiC層（３）上に、SiCよりも強く酸素と反応
する金属、例えばTi薄膜（４）を真空蒸着法を用いて、
500Å程度積層する。このTi薄膜（４）は、Ｐ型SiC層
（３）表面に生成されているSiC自然酸化膜中の酸素と
反応し、当該SiC自然酸化膜を還元する。次に、同図
（ｄ）に示す如く、Ti薄膜（４）上にAl/Si電極膜
（５）を、またｎ型SiC基板（１）の他主面にNi電極膜
（６）を真空蒸着法を用いて、それぞれ形成する。しか
る後、斯かる積層基板を、オーミック電極用Al/Si膜の
構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型SiC層に到
達する温度である800〜1000℃、例えば950℃で５分程度
熱処理する。ここで、基板温度が800℃以上でAl/Si電極
膜（５）は、酸素と反応したTi薄膜（４）中を均一に拡
散していくことができる。そして、Al/Si電極膜（５）
は従来のようにSiC自然酸化膜に妨げられることなくＰ
型SiC層（３）に到達して均一なオーミック接触を形成
する。
本実施例ではTi薄膜（４）の膜厚を500Åとしたが本
発明はこれに限ることなく、数十Å程度のSiC自然酸化
膜を還元する厚さがあればよい。ただし、Ti薄膜（４）
が厚すぎると、熱処理の間にAl/Si電極膜（５）がＰ型S
iC層（３）に到達しなくなるので注意が必要である。
発明はこれに限ることなく、数十Å程度のSiC自然酸化
膜を還元する厚さがあればよい。ただし、Ti薄膜（４）
が厚すぎると、熱処理の間にAl/Si電極膜（５）がＰ型S
iC層（３）に到達しなくなるので注意が必要である。
本発明者が本実施例において、Al/Si電極膜（５）を
複数に分割して形成し、隣り合う電極間でそれぞれＶ−
Ｉ特性を調べたところ、従来のようなオーミック性が得
られていない部分は測定されず、すべての電極でオーミ
ック性が得られていることが確認された。
複数に分割して形成し、隣り合う電極間でそれぞれＶ−
Ｉ特性を調べたところ、従来のようなオーミック性が得
られていない部分は測定されず、すべての電極でオーミ
ック性が得られていることが確認された。
本実施例では、SiCよりも強く酸素と反応する金属膜
としてTi薄膜（４）を用いたが、他に、Pd,Cr,Ni,Mg等
を用いても同様な効果が得られる。また、これらの金属
膜は、Ｐ型SiC上に積層するものに限らずｎ型SiC上に積
層する場合においても同様に効果的であることは言うま
でもない。
としてTi薄膜（４）を用いたが、他に、Pd,Cr,Ni,Mg等
を用いても同様な効果が得られる。また、これらの金属
膜は、Ｐ型SiC上に積層するものに限らずｎ型SiC上に積
層する場合においても同様に効果的であることは言うま
でもない。
（ト） 発明の効果 本発明は、上述の説明からも明らかな如く、炭化ケイ
素半導体素子にオーミック電極を形成するにあたって、
先ずｐ型或いはｎ型の炭化ケイ素半導体層上に、当該炭
化ケイ素半導体層よりも酸素と強い反応を示す金属膜を
形成することによって、上記炭化ケイ素半導体層表面に
生成された自然酸化膜を還元している。
素半導体素子にオーミック電極を形成するにあたって、
先ずｐ型或いはｎ型の炭化ケイ素半導体層上に、当該炭
化ケイ素半導体層よりも酸素と強い反応を示す金属膜を
形成することによって、上記炭化ケイ素半導体層表面に
生成された自然酸化膜を還元している。
さらに、その金属膜上にオーミック電極用のAl/Si膜
或いはNi膜を積層した後、これらのオーミック電極用金
属膜の構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型或い
はｎ型の炭化ケイ素半導体層に到達する温度で熱処理す
るので、オーミック電極用のAl/Si膜或いはNi膜は自然
酸化膜に遮られることなく炭化ケイ素半導体層とオーミ
ック接触し、良好なオーミック電極を形成することがで
きる。
或いはNi膜を積層した後、これらのオーミック電極用金
属膜の構成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型或い
はｎ型の炭化ケイ素半導体層に到達する温度で熱処理す
るので、オーミック電極用のAl/Si膜或いはNi膜は自然
酸化膜に遮られることなく炭化ケイ素半導体層とオーミ
ック接触し、良好なオーミック電極を形成することがで
きる。
第１図（ａ）乃至同図（ｄ）は本発明方法の一実施例を
示す工程別断面図、第２図は従来のSiC半導体素子の構
造を示す断面図、第３図は従来方法で作製したSiC半導
体素子のオーミック電極の特性を示すＶ−Ｉ特性図であ
る。 （１）……ｎ型SiC基板、（２）……ｎ型SiC層、（３）
……ｐ型SiC層、（４）……Ti薄膜、（５）……Al/Si電
極膜、（６）……Ni電極膜。
示す工程別断面図、第２図は従来のSiC半導体素子の構
造を示す断面図、第３図は従来方法で作製したSiC半導
体素子のオーミック電極の特性を示すＶ−Ｉ特性図であ
る。 （１）……ｎ型SiC基板、（２）……ｎ型SiC層、（３）
……ｐ型SiC層、（４）……Ti薄膜、（５）……Al/Si電
極膜、（６）……Ni電極膜。
Claims (3)
- 【請求項１】炭化ケイ素半導体素子にオーミック性電極
を形成する方法において、先ずｐ型炭化ケイ素半導体層
上に当該ｐ型炭化ケイ素半導体層よりも酸素と強い反応
を示す金属膜を形成し、次いでその上にオーミック電極
用Al/Si膜を積層した後、オーミック電極用Al/Si膜の構
成元素が前記金属膜中を拡散し、前記ｐ型炭化ケイ素半
導体層に到達する温度で熱処理することを特徴とした炭
化ケイ素半導体素子のオーミック電極形成方法。 - 【請求項２】炭化ケイ素半導体素子にオーミック性電極
を形成する方法において、先ずｎ型炭化ケイ素半導体層
上に当該ｎ型炭化ケイ素半導体層よりも酸素と強い反応
を示す金属膜を形成し、次いでその上にオーミック電極
用Ni膜を積層した後、該オーミック電極用Ni膜の構成元
素が前記金属膜中を拡散し、前記ｎ型炭化ケイ素半導体
層に到達する温度で熱処理することを特徴とした炭化ケ
イ素半導体素子のオーミック電極形成方法。 - 【請求項３】上記酸素と強い反応を示す金属が、Ti,Pd,
Cr,Ni,Mgの中から選ばれた１つであることを特徴とする
請求項１又は２記載の炭化ケイ素半導体素子のオーミッ
ク電極形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9730288A JP2911122B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 炭化ケイ素半導体素子のオーミック電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9730288A JP2911122B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 炭化ケイ素半導体素子のオーミック電極形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01268121A JPH01268121A (ja) | 1989-10-25 |
| JP2911122B2 true JP2911122B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14188693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9730288A Expired - Fee Related JP2911122B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 炭化ケイ素半導体素子のオーミック電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911122B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8008180B2 (en) | 2007-03-13 | 2011-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of forming an OHMIC contact on a P-type 4H-SIC substrate |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4026339B2 (ja) * | 2001-09-06 | 2007-12-26 | 豊田合成株式会社 | ＳｉＣ用電極及びその製造方法 |
| JP4690485B2 (ja) * | 2007-10-24 | 2011-06-01 | パナソニック株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
| JP5449786B2 (ja) | 2009-01-15 | 2014-03-19 | 昭和電工株式会社 | 炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP4858791B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2012-01-18 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP5581642B2 (ja) | 2009-10-05 | 2014-09-03 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US8674374B2 (en) | 2010-04-14 | 2014-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing same |
| JP6686581B2 (ja) | 2016-03-16 | 2020-04-22 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856977B2 (ja) * | 1977-03-18 | 1983-12-17 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JPS59163822A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-20 JP JP9730288A patent/JP2911122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8008180B2 (en) | 2007-03-13 | 2011-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of forming an OHMIC contact on a P-type 4H-SIC substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01268121A (ja) | 1989-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |