JPH10512716A - オーム接触体およびこのようなオーム接触体を備えた半導体デバイスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 半導体デバイスの中のｐ形α−ＳｉＣ層３ｂに対するオーム接触体５を製造する方法において、アルミニウム、チタン、シリコンの層が前記α−ＳｉＣ層３ｂの上に沈着され、そして前記沈着された層５の少なくとも一部分をアルミニウム−チタン−シリサイドに変換するために焼鈍しが行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 オーム接触体およびこのようなオーム接触体を備えた半導体デバイスを製造する 方法 本発明は、半導体デバイスの中のｐ形α−ＳｉＣ層に対するオーム接触体およ びこのようなオーム接触体を備えた半導体デバイスを製造する方法に関する。 発明の背景 炭化シリコン結晶は、六方晶系の形態のα−ＳｉＣ、特に６Ｈ−ＳｉＣや、立 方晶系の形態のβ−ＳｉＣ（３Ｃ−ＳｉＣ）のように、化学的に異なる多くの形 態で存在する。 ＳｉＣ半導体デバイスは、その熱伝導度がＳｉの中よりもＳｉＣでは３３０％ 大きくおよびＧａＡｓよりも１０倍大きいという事実と、ブレークダウン電界が ＳｉとＧａＡｓの両者よりも１０倍大きいという事実と、部材の中の電子の速度 限界である飽和電子ドリフト速度がＳｉとＧａＡｓの両者よりもＳｉＣでは４５ ０％大きいという事実と、ＳｉＣのバンドギャップが大きいので５００℃以上の 温度で動作可能であるという事実とにより、非常に注目されている。 多くの半導体デバイスは、その半導体デバイスの中に電流を取り入れるために および半導体デバイスから電流を取り出すために端子接続を必要とする。けれど も、オーム接触体と通常呼ばれるこのような端子接続は、半導体デバイスそれ自 身を損なうものであってはならない。したがって、着目している電流密度におい て、オーム接触体の両端の電圧降下は半導体デバイスの他の領域における電圧降 下に比べて無視できる位に小さくなければならない。 Ｇ．グアング・ボー（Ｇ．Ｇｕａｎｇ−ｂｏ）ほか名の論文「ＳｉＣヘテロ接 合バイポーラ・トランジスタの高周波特性（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏ ｆ ＳｉＣ Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓ ｔｏｒｓ）」、ＩＥＥＥトランスアクション・オン・エレクトロン・デバイス（ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ）、第４１巻、第７号（１９９４年７月）１０９２頁に、もし炭 化シリコン・デバイスがＳｉデバイスおよびＧａＡｓデバイスに比べて将来用ら れるべきであるならば、ｐ形ＳｉＣに対しその接触体抵抗率が０．０００１Ωｃ ｍ²よりも小さいことが必要であることが明確に示されている。 アルミニウムは接触体金属として有望な部材であると考えられてきたが、その 融点が６００℃と低いので、大電力動作または高温度で動作する場合には理想的 な部材ではない。アルミニウムはまた別の問題点も有していて、それは酸素との 反応性が高く絶縁性の酸化物がでやすいことである。 Ｈ．ダイモン（Ｈ．Ｄａｉｍｏｎ）ほか名の論文「３Ｃ−ＳｉＣとＡｌ接触体 およびＡｌ−Ｓｉ接触体に及ぼす焼鈍し効果（Ａｎｎｅａｌｉｎｇ Ｅｆｆｅｃ ｔｓ ｏｎ Ａｌ ａｎｄ Ａｌ−Ｓｉ Ｃｏｎｔａｃｔｓ ｗｉｔｈ ３Ｃ− ＳｉＣ）」、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊ ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、 第２５巻、第７号（１９８６年７月）Ｌ５９２頁〜Ｌ５９４頁に、２００℃から １０００℃までにおける熱処理が行われた後のＡｌ−Ｓｉ接触体電極が開示され ている。Ａｌ−Ｓｉ接触体はオーム接触体であると考えられたが、得られた電極 は粒状で不均一であり、その信頼性対し問題点を潜在的に有していることが分か った。 ３Ｃ−ＳｉＣについて高特性のオーム接触体を得るまた別の試みが、米国特許 第４，９９０，９９４号および米国特許第５，１２４，７７９号に開示されてい る。これらの特許において、シリコンを置き換えて、アルミニウムと組み合わせ たチタンが用いられている。前記の不均一に関する問題点により、熱処理が避け られていることは好ましいことである。ｎ形３Ｃ−ＳｉＣ部材に対し、線形な電 流−電圧特性が得られている。 特開平４−８５９７２号公報は、電極を備えたｐ形α−炭化シリコンの接触体 抵抗値を小さくする方法と、ＳｉＣの上に任意の順序でＮｉ膜、Ｔｉ膜の薄層を 重ねそしてその上にＡｌ膜の薄層を重ねそしてそれに熱処理を行うことにより電 極の中に均一なオーム特性を得る方法とを、開示している。その接触体の抵抗率 はオーム接触体が高特性であるためには十分には小さくなく、そして高い動作温 度での安定度に関する特性についてはなにも言及されていない。 発明の概要の説明 本発明の目的は、ｐ形α−ＳｉＣに対する高特性オーム接触体を作成する方法 、すなわち小さな接触体抵抗率を有しかつ高い動作温度において熱的に安定であ るオーム接触体を作成する方法、を得ることである。 前記α−ＳｉＣ層の上にアルミニウム、チタンおよびシリコンの層を沈着し、 そして前記沈着された層の少なくとも一部分をアルミニウム−チタン−シリサイ ドに変換するために前記沈着された層を焼鈍しする本発明の方法により、この目 的が達成される。 図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照しながら下記で詳細に説明される。図１は、本発明 によるオーム接触体を備えた半導体デバイスの１つの実施例の横断面図である。 図２は、本発明によるオーム接触体の接触体抵抗率を焼鈍し時間の関数として示 した図である。図３は、２つの異なる時間間隔の間焼鈍しされた本発明によるオ ーム接触体の接触体抵抗率を、動作温度の関数として示した図である。 発明の詳細な説明 半導体接合ダイオードは、本発明によるオーム接触体を応用することができる 半導体デバイスの１つの例である。図１は、１で全体的に示された半導体接合ダ イオードの実施例の図である。 ダイオード１は単結晶α−ＳｉＣの基板２を有する。単結晶α−ＳｉＣの基板 ２の上側表面に、α−ＳｉＣのｎ形層３ａが備えられる。前記層３ａの上側表面 に、α−ＳｉＣのｐ形層３ｂが備えられる。層３ｂの中のキャリア濃度は１×１ ０¹⁸ｃｍ^-3である。 ｐ形α−ＳｉＣ層３ｂの上に、本発明によるオーム接触体５が取り付けられた ダイオード１が備えられる。 本発明により、オーム接触体５はアルミニウム−チタン−シリサイドのメタラ イゼーションにより構成される。 このオーム接触体５はｐ形α−ＳｉＣ層３ｂの上に、アルミニウム、チタンお よびシリコンの個別の層を沈着することにより作成される。これらの層を組合せ た厚さは３００ｎｍ以下であることが好ましい。これらの層はこの順序で沈着さ れることが好ましく、そしてこのように沈着された層に対して焼鈍しまたは焼結 が行われて、これらの沈着された層の少なくとも一部分がアルミニウム−チタン −シリサイドに変換される。この変換された部分が５ａで概略的に示されている 。この変換された部分は、層３ｂとの界面に対向して配置される。けれども、オ ーム接触体５の変換された部分と変換されない部分との間に明確な境界線は存在 しないことを指摘しておかなければならない。 沈着された層の焼鈍しまたは焼結は少なくとも９００℃の温度で、好ましくは ９５０℃の温度で、そして好ましくは２００秒の時間間隔の間行われる。 図２は、オーム接触体の接触体抵抗率を、９５０℃の温度で焼鈍しまたは焼結 が行われた時の焼鈍し時間または焼結時間の関数として示した図である。 高速熱処理装置のような標準的処理工程装置の中で焼鈍し工程または焼結工程 を実行することができ、そしてイオン銃沈着装置またはスパッタ沈着装置を備え た電子ビーム蒸発装置により、それ自体はよく知られた方法でこれらの金属層を 沈着することができる。この形式の装置は、近代的シリコン製造ラインまたはII I−Ｖ族製造ラインにおいて用いられている。 さらにダイオード１は、基板２の下側側面のオーム接触体４と、オーム接触体 ５に対する接合導線６とを有する。オーム接触体４はまた、本発明の方法により 製造される。 接触体焼結工程の期間中、アルミニウムを後で酸化することがある少量の残留 酸素をチタンが強力に捕獲するが、チタンのこの強力な酸素ゲッタ効果は、シリ サイド形成を活気づけるシリコン層により打ち消される。３−金属アルミニウム −チタン−シリサイド形成の期間中、すなわち焼鈍し工程または焼結工程の期間 中、捕らえられた酸素はすべてＳｉＣ−金属の界面から排除される。 本発明によるオーム接触体の接触体抵抗率が小さいことは、アルミニウムがＳ ｉＣの中のｐ形添加不純物であるという事実やその界面がシリサイド形成の期間 中にＳｉＣの中に移動するという事実によっていることもあるが、前記の効果に もよっている。このようにして得られたアルミニウム−チタン−シリサイド接触 体は、それがアルミニウムを含有しているけれども、熱的に安定である。 図３は、同じ９５０℃の温度で焼鈍しされているがそれぞれ２００秒および３ ００秒の間焼鈍しされた、本発明による２つの異なるオーム接触体の異なる動作 温度における接触体抵抗率の温度安定性を示した図である。 このように本発明に従う方法により、非常に小さな接触体抵抗率を有しかつ広 い範囲の動作温度において安定であるオーム接触体が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．α−ＳｉＣ層の上にアルミニウム、チタンおよびシリコンの層を沈着する 段階と、 前記沈着された層をアルミニウム−チタン−シリサイドに変換するために前記 沈着された層を焼鈍しする段階と、 を有することを特徴とする、半導体デバイスの中のｐ形α−ＳｉＣ層に対するオ ーム接触体を作成する方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記α−ＳｉＣ層の上にアルミニウム層を 最初に沈着し、次に前記アルミニウム層の上にチタン層を沈着し、そして最後に 前記チタン層の上にシリコン層を沈着することを特徴とする、前記方法。 ３．請求項１または請求項２に記載の方法において、組合わせ厚さが３００ｎ ｍ以下である前記層を沈着することを特徴とする、前記方法。 ４．請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法において、少なくとも９００ ℃の温度で前記層を焼鈍しすることを特徴とする、前記方法。 ５．請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方法において、９５０℃の温度で 前記層を焼鈍しすることを特徴とする、前記方法。 ６．請求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法において、少なくとも２００ 秒の時間間隔の間前記層を焼鈍しすることを特徴とする、前記方法。 ７．アルミニウム−チタン−シリサイドで構成される少なくとも１個のオーム 接触体５がα−ＳｉＣ層３ｂの上に備えられることを特徴とする、ｐ形α−Ｓｉ Ｃ層３ｂを有する半導体デバイス１。