碳化硅半導(dǎo)體元件以及碳化硅半導(dǎo)體元件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種使用碳化娃(SiC)作為半導(dǎo)體材料，特別是使電流從半導(dǎo)體基板 的正面?zhèn)认虮趁鎮(zhèn)攘鲃拥陌雽?dǎo)體元件W及碳化娃半導(dǎo)體元件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳化娃半導(dǎo)體與娃(Si)半導(dǎo)體相比具有大的帶隙，因此具有高的絕緣擊穿場強。 作為處于導(dǎo)通狀態(tài)的電阻的通態(tài)電阻與絕緣擊穿場強的立方成反比，因此在例如廣泛使用 的被稱為4H型的碳化娃半導(dǎo)體（四層周期性六方晶體:4H-SiC)，能夠?qū)⑼☉B(tài)電阻抑制到娃 半導(dǎo)體的幾百分之一。
[0003] 因此，加之碳化娃半導(dǎo)體還具有容易散熱的大的導(dǎo)熱率的特性，作為下一代的低 損耗電力半導(dǎo)體元件而被寄予期望。例如，使用碳化娃半導(dǎo)體，開發(fā)出了肖特基勢壘二極 管、M0SFET(絕緣柵型場效應(yīng)晶體管）、PN二極管、IGBT(絕緣柵型雙極晶體管）、GT0( 口極可 關(guān)斷晶閩管)等各種結(jié)構(gòu)的碳化娃半導(dǎo)體元件。
[0004] 另一方面，在形成碳化娃半導(dǎo)體元件的基礎(chǔ)上，對于重要的歐姆電極來說，雖然已 知通過在η型區(qū)使用儀(Ni)作為歐姆電極的材料能夠形成良好的歐姆接觸，但對于P型區(qū)， 針對形成歐姆接觸的材料和其結(jié)構(gòu)，還處于探索的狀態(tài)。作為P型區(qū)的歐姆電極的一個例 子，提出了侶(A1)和Ni的層疊膜(參考下述非專利文獻1)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 非專利文獻
[0007] 非專利文獻 1 :Kazuhi;ro Ito等8人著，"Simultaneous Formation of Ni/Al Ohmic Contacts to Both n-and p-Type 4H-SiC" Journal of EILECTRONIC MATERIALS, Vol.37，No.11，2008，p.1674-1680

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引技術(shù)問題
[0009]歐姆電極的形成一般在碳化娃半導(dǎo)體層之上形成金屬膜之后，在減壓環(huán)境下或惰 性氣氛中進行退火，形成金屬娃化物而進行。在形成碳化娃半導(dǎo)體元件時，通常退火在1000 °C左右下進行，但如上述Ni和A1膜那樣，在對不同金屬的層疊膜進行了退火的情況下，在碳 化娃半導(dǎo)體層與金屬之間不形成金屬娃化物，而在金屬間形成合金，出現(xiàn)不用作歐姆電極 的問題。
[0010] 作為高效地形成金屬娃化物的方法，存在快速退火（RTA:Rapid Thermal Annealling)法。該RTA法包括使用紅外線燈對基板W高的升溫速率進行加熱的機構(gòu)，但為 了對例如金屬或合成石英材料等紅外線放射率低的材料也進行高效地加熱，一般在碳基座 上載置被加熱物。
[0011]在將運樣的機構(gòu)應(yīng)用于碳化娃半導(dǎo)體元件的形成時，碳化娃半導(dǎo)體基板不吸收達 到2.5WI1左右的近紅外線，因此來自作為紅外線燈而使用的面素?zé)舻拇蟛糠值募t外線不被 碳化娃基板吸收，而主要被碳基座吸收。通過與該基座的接觸引起的熱傳導(dǎo)，使得碳化娃基 板被加熱。因此，在碳化娃基板的表面?zhèn)群?或由于基板的形狀而不與基座接觸的部位產(chǎn)生 溫度分布，成為不形成金屬娃化物的原因。
[0012]運樣的金屬娃化物形成不均成為接觸電阻的偏差的一個原因，成為了元件特性和 可靠性波動的原因。
[OOU]本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于，能夠勻質(zhì)地形成金屬娃化物，減小η型區(qū)與P型 區(qū)的接觸電阻差，能夠獲得長期的驅(qū)動可靠性。
[0014]技術(shù)方案
[0015] 為了達成上述目的，本發(fā)明的碳化娃半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，包括W 下工序:在碳化娃半導(dǎo)體基板的表面選擇性地形成紅外線吸收膜;在上述碳化娃半導(dǎo)體基 板上的除上述紅外線吸收膜的形成區(qū)域W外的區(qū)域依次形成侶膜和儀膜；W及通過預(yù)定升 溫速率的快速退火處理，在上述碳化娃半導(dǎo)體基板均勻地形成電極。
[0016] 另外，其特征在于，進行上述快速退火處理的工序是將上述碳化娃半導(dǎo)體基板設(shè) 置在碳基座上，根據(jù)碳基座的測定溫度進行按每秒1°CW上的上升溫度的加熱。
[0017] 另外，其特征在于，包括使上述紅外線吸收膜的表面粗化的工序。
[0018] 另外，本發(fā)明的碳化娃半導(dǎo)體元件，其特征在于，具有:紅外線吸收膜，選擇性地形 成在碳化娃半導(dǎo)體基板的表面;侶膜和儀膜，依次形成在上述碳化娃半導(dǎo)體基板上的除上 述紅外線吸收膜的形成區(qū)域W外的區(qū)域；W及均勻的電極，通過預(yù)定升溫速率的快速退火 處理而形成在上述碳化娃半導(dǎo)體基板。
[0019] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜包括氮化鐵、氮化鋼、氮化鶴、氮化銘中的至 少一種，或者包括它們的層疊膜。
[0020] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜包括氮化鐵與鐵的層疊膜、氮化鋼與鋼的層 疊膜、氮化鶴與鶴的層疊膜、或者氮化銘與銘的層疊膜。
[0021] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜WlOnmW上且300nmW下的厚度形成。
[0022] 另外，其特征在于，上述侶膜WlOnmW上且lOOnmW下的厚度形成。
[0023] 另外，其特征在于，上述儀膜W20nmW上且lOOnmW下的厚度形成。
[0024] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜設(shè)置在忍片區(qū)的除了源極接觸電極部W外 的活性部。
[0025] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜設(shè)置在忍片區(qū)的整個區(qū)域。
[0026] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜設(shè)置在晶片的除了忍片區(qū)W外的區(qū)域。
[0027] 另外，其特征在于，上述紅外線吸收膜形成在層間絕緣膜的開口部之中的除露出η 型區(qū)和Ρ型區(qū)的開口部W外的區(qū)域。
[0028] 另外，其特征在于，在上述η型區(qū)上形成有上述儀膜，在上述Ρ型區(qū)上層疊有上述侶 膜和上述儀膜。
[0029] 根據(jù)W上結(jié)構(gòu)，通過使用紅外線吸收膜，并將RTA法的升溫速率設(shè)為預(yù)定的速率， 能夠勻質(zhì)地形成金屬娃化物，提供更高性能的碳化娃半導(dǎo)體元件。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 通過本發(fā)明，能夠勻質(zhì)地形成金屬娃化物，減小η型區(qū)與Ρ型區(qū)的接觸電阻差，能夠 獲得長期的驅(qū)動可靠性。
【附圖說明】
[0032] 圖1是形成了本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸收膜的碳化娃半導(dǎo)體元件的截面圖。
[0033] 圖2是示出本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸收膜的位置的平面圖（其一）。
[0034] 圖3是示出本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸收膜的位置的平面圖（其二）。
[0035] 圖4是示出本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸收膜的位置的平面圖（其Ξ)。
[0036] 圖5是形成了本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸收膜的情況與未形成紅外線吸收膜 的情況的接觸電阻的對比圖。
[0037] 圖6是形成了本發(fā)明的實施方式2的紅外線吸收膜的情況與未形成紅外線吸收膜 的情況的接觸電阻的對比圖。
[0038] 圖7是示出本發(fā)明的實施方式4的碳化娃半導(dǎo)體元件的截面形狀的圖像(Ni娃化物 的不良形成示例）。
[0039] 圖8是示出本發(fā)明的實施方式4的碳化娃半導(dǎo)體元件的截面形狀的圖像(Ni娃化物 的形成示例）。
[0040] 圖9是示出本發(fā)明的實施方式4在各升溫速率下有無形成Ni娃化物的圖。
[0041] 符號的說明
[0042] 1 rT型碳化娃基板
[0043] 2 P型阱區(qū)
[0044] 3 P型接觸區(qū)
[0045] 4 η型源區(qū)
[0046] 5柵絕緣膜
[0047] 6柵電極
[0048] 7層間絕緣膜
[0049] 8紅外線吸收膜
[(Κ)加]9 Ρ型接觸圖案 [0化1] 10 Ni圖案
[0052] 11引出電極
[0化3] 12背面電極
[0化4] 13 P型耐壓環(huán)狀部
[0化5] 14忍片區(qū)
[0化6] 15晶片
【具體實施方式】
[0057] W下參考附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細(xì)說明。在本說明書和附圖中， 前綴有η或P的層和區(qū)域中，分別表示電子或空穴為多數(shù)載流子。另外，標(biāo)記于η或P的+和-分 別表示雜質(zhì)濃度比未標(biāo)記+和-的層和區(qū)域的雜質(zhì)濃度高和低。應(yīng)予說明，在W下的實施方 式的說明和附圖中，對同樣的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的符號，并省略重復(fù)的說明。
[005引（實施方式1)
[0059]針對本發(fā)明的實施方式1的碳化娃半導(dǎo)體元件的制造方法，W通過由分別進行離 子注入而形成p型阱區(qū)和η型源區(qū)的雙重注入(Double Implante)工藝來制作（制造)雙重注 入型M0SFET(DIM0SFET)的情況為例進行說明。圖1是形成了本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸 收膜的碳化娃半導(dǎo)體元件的截面圖。圖2~圖4是示出本發(fā)明的實施方式1的紅外線吸收膜 的位置的平面圖。
[0060] 首先，準(zhǔn)備例如在一側(cè)的主表面層疊了 rT型碳化娃外延層且包括碳化娃的四層周 期性六方晶體(4H-SiC)的rT型碳化娃單結(jié)晶半導(dǎo)體基板下稱為rT型碳化娃基板）1。