碳化硅半导体元件以及碳化硅半导体元件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种使用碳化娃(SiC)作为半导体材料，特别是使电流从半导体基板 的正面侧向背面侧流动的半导体元件W及碳化娃半导体元件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 碳化娃半导体与娃(Si)半导体相比具有大的带隙，因此具有高的绝缘击穿场强。 作为处于导通状态的电阻的通态电阻与绝缘击穿场强的立方成反比，因此在例如广泛使用 的被称为4H型的碳化娃半导体（四层周期性六方晶体:4H-SiC)，能够将通态电阻抑制到娃 半导体的几百分之一。
[0003] 因此，加之碳化娃半导体还具有容易散热的大的导热率的特性，作为下一代的低 损耗电力半导体元件而被寄予期望。例如，使用碳化娃半导体，开发出了肖特基势垒二极 管、M0SFET(绝缘栅型场效应晶体管）、PN二极管、IGBT(绝缘栅型双极晶体管）、GT0( 口极可 关断晶闽管)等各种结构的碳化娃半导体元件。
[0004] 另一方面，在形成碳化娃半导体元件的基础上，对于重要的欧姆电极来说，虽然已 知通过在η型区使用儀(Ni)作为欧姆电极的材料能够形成良好的欧姆接触，但对于P型区， 针对形成欧姆接触的材料和其结构，还处于探索的状态。作为P型区的欧姆电极的一个例 子，提出了侣(A1)和Ni的层叠膜(参考下述非专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 非专利文献
[0007] 非专利文献 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
【发明内容】
[000引技术问题
[0009]欧姆电极的形成一般在碳化娃半导体层之上形成金属膜之后，在减压环境下或惰 性气氛中进行退火，形成金属娃化物而进行。在形成碳化娃半导体元件时，通常退火在1000 °C左右下进行，但如上述Ni和A1膜那样，在对不同金属的层叠膜进行了退火的情况下，在碳 化娃半导体层与金属之间不形成金属娃化物，而在金属间形成合金，出现不用作欧姆电极 的问题。
[0010] 作为高效地形成金属娃化物的方法，存在快速退火（RTA:Rapid Thermal Annealling)法。该RTA法包括使用红外线灯对基板W高的升溫速率进行加热的机构，但为 了对例如金属或合成石英材料等红外线放射率低的材料也进行高效地加热，一般在碳基座 上载置被加热物。
[0011]在将运样的机构应用于碳化娃半导体元件的形成时，碳化娃半导体基板不吸收达 到2.5WI1左右的近红外线，因此来自作为红外线灯而使用的面素灯的大部分的红外线不被 碳化娃基板吸收，而主要被碳基座吸收。通过与该基座的接触引起的热传导，使得碳化娃基 板被加热。因此，在碳化娃基板的表面侧和/或由于基板的形状而不与基座接触的部位产生 溫度分布，成为不形成金属娃化物的原因。
[0012]运样的金属娃化物形成不均成为接触电阻的偏差的一个原因，成为了元件特性和 可靠性波动的原因。
[OOU]本发明鉴于上述问题，其目的在于，能够匀质地形成金属娃化物，减小η型区与P型 区的接触电阻差，能够获得长期的驱动可靠性。
[0014]技术方案
[0015] 为了达成上述目的，本发明的碳化娃半导体元件的制造方法，其特征在于，包括W 下工序:在碳化娃半导体基板的表面选择性地形成红外线吸收膜;在上述碳化娃半导体基 板上的除上述红外线吸收膜的形成区域W外的区域依次形成侣膜和儀膜；W及通过预定升 溫速率的快速退火处理，在上述碳化娃半导体基板均匀地形成电极。
[0016] 另外，其特征在于，进行上述快速退火处理的工序是将上述碳化娃半导体基板设 置在碳基座上，根据碳基座的测定溫度进行按每秒1°CW上的上升溫度的加热。
[0017] 另外，其特征在于，包括使上述红外线吸收膜的表面粗化的工序。
[0018] 另外，本发明的碳化娃半导体元件，其特征在于，具有:红外线吸收膜，选择性地形 成在碳化娃半导体基板的表面;侣膜和儀膜，依次形成在上述碳化娃半导体基板上的除上 述红外线吸收膜的形成区域W外的区域；W及均匀的电极，通过预定升溫速率的快速退火 处理而形成在上述碳化娃半导体基板。
[0019] 另外，其特征在于，上述红外线吸收膜包括氮化铁、氮化钢、氮化鹤、氮化铭中的至 少一种，或者包括它们的层叠膜。
[0020] 另外，其特征在于，上述红外线吸收膜包括氮化铁与铁的层叠膜、氮化钢与钢的层 叠膜、氮化鹤与鹤的层叠膜、或者氮化铭与铭的层叠膜。
[0021] 另外，其特征在于，上述红外线吸收膜WlOnmW上且300nmW下的厚度形成。
[0022] 另外，其特征在于，上述侣膜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，上述红外线吸收膜设置在忍片区的除了源极接触电极部W外 的活性部。
[0025] 另外，其特征在于，上述红外线吸收膜设置在忍片区的整个区域。
[0026] 另外，其特征在于，上述红外线吸收膜设置在晶片的除了忍片区W外的区域。
[0027] 另外，其特征在于，上述红外线吸收膜形成在层间绝缘膜的开口部之中的除露出η 型区和Ρ型区的开口部W外的区域。
[0028] 另外，其特征在于，在上述η型区上形成有上述儀膜，在上述Ρ型区上层叠有上述侣 膜和上述儀膜。
[0029] 根据W上结构，通过使用红外线吸收膜，并将RTA法的升溫速率设为预定的速率， 能够匀质地形成金属娃化物，提供更高性能的碳化娃半导体元件。
[0030] 发明效果
[0031] 通过本发明，能够匀质地形成金属娃化物，减小η型区与Ρ型区的接触电阻差，能够 获得长期的驱动可靠性。
【附图说明】
[0032] 图1是形成了本发明的实施方式1的红外线吸收膜的碳化娃半导体元件的截面图。
[0033] 图2是示出本发明的实施方式1的红外线吸收膜的位置的平面图（其一）。
[0034] 图3是示出本发明的实施方式1的红外线吸收膜的位置的平面图（其二）。
[0035] 图4是示出本发明的实施方式1的红外线吸收膜的位置的平面图（其Ξ)。
[0036] 图5是形成了本发明的实施方式1的红外线吸收膜的情况与未形成红外线吸收膜 的情况的接触电阻的对比图。
[0037] 图6是形成了本发明的实施方式2的红外线吸收膜的情况与未形成红外线吸收膜 的情况的接触电阻的对比图。
[0038] 图7是示出本发明的实施方式4的碳化娃半导体元件的截面形状的图像(Ni娃化物 的不良形成示例）。
[0039] 图8是示出本发明的实施方式4的碳化娃半导体元件的截面形状的图像(Ni娃化物 的形成示例）。
[0040] 图9是示出本发明的实施方式4在各升溫速率下有无形成Ni娃化物的图。
[0041] 符号的说明
[0042] 1 rT型碳化娃基板
[0043] 2 P型阱区
[0044] 3 P型接触区
[0045] 4 η型源区
[0046] 5栅绝缘膜
[0047] 6栅电极
[0048] 7层间绝缘膜
[0049] 8红外线吸收膜
[(Κ)加]9 Ρ型接触图案 [0化1] 10 Ni图案
[0052] 11引出电极
[0化3] 12背面电极
[0化4] 13 P型耐压环状部
[0化5] 14忍片区
[0化6] 15晶片
【具体实施方式】
[0057] W下参考附图，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。在本说明书和附图中， 前缀有η或P的层和区域中，分别表示电子或空穴为多数载流子。另外，标记于η或P的+和-分 别表示杂质浓度比未标记+和-的层和区域的杂质浓度高和低。应予说明，在W下的实施方 式的说明和附图中，对同样的结构标记相同的符号，并省略重复的说明。
[005引（实施方式1)
[0059]针对本发明的实施方式1的碳化娃半导体元件的制造方法，W通过由分别进行离 子注入而形成p型阱区和η型源区的双重注入(Double Implante)工艺来制作（制造)双重注 入型M0SFET(DIM0SFET)的情况为例进行说明。图1是形成了本发明的实施方式1的红外线吸 收膜的碳化娃半导体元件的截面图。图2~图4是示出本发明的实施方式1的红外线吸收膜 的位置的平面图。
[0060] 首先，准备例如在一侧的主表面层叠了 rT型碳化娃外延层且包括碳化娃的四层周 期性六方晶体(4H-SiC)的rT型碳化娃单结晶半导体基板下称为rT型碳化娃基板）1。