專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。本申請(qǐng)基于2009年6月23日在日本申請(qǐng)的特愿2009-149101號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并
將其內(nèi)容合并于此。
背景技術(shù)：
已知有利用低濃度陽極結(jié)構(gòu)，使流通微小電流的區(qū)域的電壓降(VF)降低的半導(dǎo) 體裝置。在此，流通微小電流的區(qū)域是指，例如，電流密度為lOA/cm2的區(qū)域。在該半導(dǎo)體 裝置中，為了取得與低濃度陽極的歐姆接觸，采用鋁電極。但是，在使用鎳電極時(shí)，低濃度陽 極結(jié)構(gòu)與鎳電極無法形成歐姆接觸。因此，為了使用鎳電極，提出了如圖9所示的半導(dǎo)體裝置100。在圖9中，在低濃 度η型層101上形成有低濃度ρ型層102。而且，為了實(shí)現(xiàn)與鎳的歐姆接觸，在低濃度ρ型 層102上形成有高濃度ρ型層103。然后，通過噴砂，對(duì)高濃度ρ型層103的表面進(jìn)行粗糙 表面化處理。通過進(jìn)行噴砂，高濃度P型層103的表面被粗糙表面化，從而形成在高濃度ρ 型層103上的層容易附著在高濃度ρ型層103上。之后，在被粗糙表面化的高濃度ρ型層103上形成電鍍鎳層104，在該電鍍鎳層 104上形成焊料膜105，由此形成成為歐姆接觸的鎳電極110 (參照專利文獻(xiàn)1)。在圖9中，半導(dǎo)體裝置100的紙面上方向表示陽極(A)，紙面下方向表示陰極⑷。專利文獻(xiàn)1 日本專利第4022113號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體裝置100中，為了實(shí)現(xiàn)與鎳電極110的歐姆接觸，而使用高濃 度P型層103。因此，作為P型半導(dǎo)體與η型半導(dǎo)體之間的電位差的內(nèi)電勢(shì)升高。由此，由 低濃度P型層102帶來的效果小，存在低濃度ρ型層102與高濃度ρ型層103之間的電壓 降(VF)增大的問題。另外，在專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體裝置100中，通過進(jìn)行噴砂，進(jìn)行高濃度ρ型層103 上的粗糙表面化處理。因此，由于利用噴砂進(jìn)行的粗糙表面化處理，低濃度P型層102的結(jié) 晶結(jié)構(gòu)被破壞，由此低濃度P型層102產(chǎn)生損傷部106，存在漏電流增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供由于不進(jìn)行噴砂而可以抑制漏電流，由于通過 形成鋁-硅化物膜來形成歐姆接觸而可以在流通微小電流的區(qū)域降低電壓降，可以抑制放 熱量的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。(1)本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在η型半導(dǎo)體層的一側(cè)表 面附近，形成濃度設(shè)定成在流通微小電流的區(qū)域產(chǎn)生電壓降的P型半導(dǎo)體層，形成ρη結(jié)，在 所述P型半導(dǎo)體層的表面形成鋁的膜，使所述鋁與所述P型半導(dǎo)體層的硅通過燒結(jié)處理進(jìn) 行反應(yīng)生成鋁-硅化物膜，將存在于所述鋁-硅化物膜的上部的、沒有與所述硅發(fā)生反應(yīng)的 鋁通過蝕刻除去，從而使表面粗糙表面化，在所述粗糙表面化的鋁_硅化物膜上形成鎳膜。
(2)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述鋁的膜厚可以為在 所述燒結(jié)處理后沒有與硅發(fā)生反應(yīng)的鋁殘留在表面的厚度。(3)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述鋁的膜厚可以為 6 μ m以下。(4)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以通過鎳氣相沉積來 形成所述鎳膜。(5)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以通過電鍍鎳來形成 所述鎳膜。(6)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以通過進(jìn)行1分鐘以 上的所述電鍍鎳來形成所述鎳膜。(7)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在所述粗糙表面化的 鋁_硅化物膜上，形成第一鎳膜，在形成所述第一鎳膜之后，通過退火生成鎳_硅化物膜，在 生成所述鎳_硅化物膜之后，除去未反應(yīng)的所述第一鎳膜，然后，在所述鎳_硅化物膜上形 成第二鎳膜，從而形成所述鎳膜。(8)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以通過400度以上溫 度的退火來生成所述鎳_硅化物膜。(9)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述ρ型半導(dǎo)體層的濃 度可以在5 X 1015cm_3 2 X 1016cm_3范圍內(nèi)。(10)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第一鎳膜或第二鎳 膜的厚度可以為Iym以下。(11)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以在所述鎳膜上進(jìn)一 步形成焊料膜。(12)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以通過350度 550 度的燒結(jié)處理，使所述鋁與所述P型半導(dǎo)體層的硅發(fā)生反應(yīng)，生成所述鋁-硅化物膜。(13)在本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以將所述鋁-硅化物 膜粗糙表面化以使所述鋁-硅化物膜的最上部與最下部的高度之差為0. 1 μ m 1. 5 μ m。(14)本發(fā)明的一方案涉及的半導(dǎo)體裝置，具備m型半導(dǎo)體層；P型半導(dǎo)體層，形成 在所述η型半導(dǎo)體層的一側(cè)表面附近，與所述η型半導(dǎo)體層形成ρη結(jié)，濃度設(shè)定成在流通 微小電流的區(qū)域產(chǎn)生電壓降；被粗糙表面化的鋁_硅化物膜，通過蝕刻來除去殘留于鋁-硅 化物的表面的未反應(yīng)的鋁而被粗糙表面化，所述鋁_硅化物通過在所述P型半導(dǎo)體層的表 面對(duì)鋁進(jìn)行燒結(jié)處理而生成；和鎳膜，形成在所述被粗糙表面化的鋁_硅化物膜上。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，由于不進(jìn)行噴砂而可以抑制漏電流，由 于通過形成鋁-硅化物膜來形成歐姆接觸而可以在流通微小電流的區(qū)域降低電壓降，可以 抑制放熱量。


圖1為本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2Α為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工序的半導(dǎo)體裝置的剖面結(jié)構(gòu) 圖2B為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖2A后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2C為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖2B后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2D為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖2C后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3A為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖2D后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3B為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖3A后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3C為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖3B后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3D為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖3C后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖4A為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖3D后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖4B為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖4A后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖4C為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖4B后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖4D為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖4C后的制造工序的半導(dǎo)體裝置的 剖面結(jié)構(gòu)圖；圖5為表示使用本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置時(shí)的效果的圖；圖6為表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的電鍍鎳工序中的電鍍時(shí)間進(jìn)行改變時(shí)的正向電 流與正向電壓的特性的圖；圖7為表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的電鍍鎳工序后的退火溫度進(jìn)行改變時(shí)的正向電 流與正向電壓的特性的圖；圖8為表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的電鍍鎳工序中的電鍍時(shí)間或退火溫度進(jìn)行改變 時(shí)的正向電流與正向電壓的特性的表；圖9為以往的實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖。符號(hào)說明1臺(tái)面型二極管11下層η型半導(dǎo)體層12上層η型半導(dǎo)體層13低濃度ρ型半導(dǎo)體層15硅氧化膜17玻璃膜23被粗糙表面化的鋁_硅化物膜32 鎳膜
6
33鎳-硅化物膜35Ν -Ρ 膜36，37 焊料膜40陽極電極部41陰極電極
具體實(shí)施例方式以下，利用圖1 圖8，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。而且，本發(fā)明不被相關(guān) 實(shí)施方式所限定，在其技術(shù)思想范圍之內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。以臺(tái)面型二極管1為例，使用圖1的剖面構(gòu)成圖對(duì)處理微小電流的半導(dǎo)體裝置的 結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。在圖1中，本實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1中，在下層η型半導(dǎo)體層11上 形成有上層η型半導(dǎo)體層12。下層η型半導(dǎo)體層11形成為高濃度。下層η型半導(dǎo)體層11的濃度例如為 2 X IO1W0下層η型半導(dǎo)體層11的厚度例如為180 μ m。上層η型半導(dǎo)體層12形成為雜質(zhì)濃度比下層η型半導(dǎo)體層11低。上層η型半導(dǎo) 體層12的濃度例如為1 X IO1Wt5上層η型半導(dǎo)體層12的厚度例如為50 μ m。上層η型半導(dǎo)體層12上形成有低濃度ρ型半導(dǎo)體層13。低濃度ρ型半導(dǎo)體層13 濃度設(shè)定為低濃度以在流通微小電流的區(qū)域產(chǎn)生低的電壓降。低濃度P型半導(dǎo)體層13的 濃度例如為2Χ 1016cm_3。低濃度ρ型半導(dǎo)體層13的厚度例如為8 μ m。另外，低濃度ρ型半導(dǎo)體層13的表面上形成有陽極電極40。并且，臺(tái)面型二極管 1的臺(tái)面槽中形成有玻璃膜17作為保護(hù)膜。此外，下層η型半導(dǎo)體層11下形成有陰極電極 41。陽極電極40具備鋁-硅化物膜23、鎳-硅化物膜33、Ni (鎳)-P膜35和焊料膜 36。鋁-硅化物膜23為了進(jìn)行電鍍鎳而最適地被粗糙表面化，形成在低濃度ρ型半導(dǎo) 體層13表面。在圖1中，通過在鋁-硅化物膜23中排列15個(gè)三角形來示意鋁-硅化物膜23最 適地被粗糙表面化的狀態(tài)。這些三角形的高度，即最適地被粗糙表面化的鋁_硅化物膜23 的最上部與最下部之間的高度差例如為0. 3 μ m 1. 5 μ m。通過將鋁-硅化物膜23最適的 粗糙表面化，如圖1所示，在鋁-硅化物膜23的表面產(chǎn)生凹凸。鎳-硅化物膜33形成在鋁-硅化物膜23上。Ni-P膜35形成在鎳-硅化物膜33上。Ni-P膜35由含磷(P)的鎳構(gòu)成。而且，在 本實(shí)施方式中，對(duì)Ni-P膜35含磷(P)的情況進(jìn)行說明，但Ni-P膜35也可以不含有磷(P)。焊料膜36形成在Ni-P膜35上。陽極電極40的各膜的厚度例如形成為以下的厚度。即，鋁_硅化物膜23形成為 0.5μπι厚度。另外，鎳-硅化物膜33形成為約0.7μπι厚度。另外，Ni-P膜35形成為約 Iym厚度。陰極電極41具備具有被硅化的膜的鎳膜32和焊料膜37。鎳膜32形成在下層η型半導(dǎo)體層11下。而且，在本實(shí)施方式中，對(duì)鎳膜32不含
7有磷⑵的情況進(jìn)行說明，但鎳膜32也可以含有磷⑵。焊料膜37形成在鎳膜32下。而且，在圖1中，臺(tái)面型二極管1的紙面上方向表示陽極(A)，紙面下方向表示陰極 ⑷。接著，對(duì)在流通微小電流的區(qū)域得到低的電壓降(VF)的特性，抑制漏電流，進(jìn)而 得到歐姆接觸的結(jié)構(gòu)上的原因進(jìn)行說明。首先，在低濃度ρ型半導(dǎo)體層13上形成鋁-硅化物膜23。然后，通過在所形成的 鋁_硅化物膜23上進(jìn)行電鍍鎳，從而形成鎳_硅化物膜33和Ni-P膜35。然后，在Ni-P膜 35上形成焊料膜36。從而形成陽極電極40。因此，通過低濃度ρ型半導(dǎo)體層13和鋁-硅 化物膜23來確保歐姆接觸。另外，對(duì)鋁-硅化物膜23，為了通過后述的蝕刻工序進(jìn)行電鍍鎳，如前所述進(jìn)行了 最適的粗糙表面化。然后，在鋁-硅化物膜23上進(jìn)行了電鍍鎳。因此，可以防止在低濃度 P型半導(dǎo)體層13上產(chǎn)生如圖9所示的損傷部106，從而可以抑制漏電流。S卩，在制造本實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1時(shí)，不進(jìn)行噴砂工序。因此，可以防止在 低濃度P型半導(dǎo)體層13上產(chǎn)生損傷部106 (圖9)。因此，可以防止通過損傷部106 (圖9) 流通漏電流。另外，在本實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1中，通過形成鋁-硅化物膜23，形成歐姆接 觸，因此可以在流通微小電流的區(qū)域降低電壓降。因此，可以抑制臺(tái)面型二極管1的放熱量。根據(jù)本實(shí)施方式，由于形成鋁_硅化物膜23，即使在使用硅的表面濃度低的低濃 度P型半導(dǎo)體層13的情況下，也可以在鎳-硅化物膜33與低濃度P型半導(dǎo)體層13之間實(shí) 現(xiàn)歐姆接觸。而且，漏電流是指，在圖1的臺(tái)面型二極管1的陽極㈧與陰極⑷之間施加反向 電壓時(shí)流通的反向電流。另外，低濃度ρ型半導(dǎo)體層13上通過鋁_硅化物膜23形成含鎳的鎳_硅化物膜 33和Ni-P膜35。因此，在流通微小電流的區(qū)域，得到0.7V的電壓降(VF)。在此，流通微小 電流的區(qū)域是指例如電流密度為lOA/cm2的區(qū)域。從而，例如與在高濃度的ρ型半導(dǎo)體層 上形成使用鎳的陽極電極的情況相比較，實(shí)現(xiàn)了約低0. 15V的電壓降(VF)。接著，使用圖2A 圖4D，對(duì)本實(shí)施方式的處理微小電流的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的工序進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，作為處理微小電流的半導(dǎo)體裝置的例子，對(duì)制造臺(tái)面型 二極管1的工序進(jìn)行說明。如圖2A所示，半導(dǎo)體基板具備下層η型半導(dǎo)體層11和上層η型半導(dǎo)體層12。下層η型半導(dǎo)體層11為η型的半導(dǎo)體層。下層η型半導(dǎo)體層11形成為高濃度。 下層η型半導(dǎo)體層11的濃度例如為2Χ 1019cm_3。上層η型半導(dǎo)體層12以雜質(zhì)濃度低于下層η型半導(dǎo)體層11的方式形成在下層η 型半導(dǎo)體層11上。上層η型半導(dǎo)體層12的濃度例如為2Χ 1014cm_3。在該上層η型半導(dǎo)體層12上，為了在流通微小電流的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)低的電壓降(VF)， 使雜質(zhì)濃度低(例如為5 X IO15CnT3 2 X IO16CnT3)的ρ型半導(dǎo)體擴(kuò)散，形成低濃度ρ型半 導(dǎo)體層13。另外，在通過擴(kuò)散形成的低濃度ρ型半導(dǎo)體層13上形成由SiO2構(gòu)成的硅氧化膜14。另外，在下層η型半導(dǎo)體層11下，形成由SiOjQ成的硅氧化膜15。接著，如圖2Β所示，將形成的硅氧化膜14用作掩模，進(jìn)行蝕刻，形成臺(tái)面槽16。該 蝕刻可以使用干法蝕刻或濕法蝕刻等。接著，如圖2C所示，形成由玻璃膜17形成的保護(hù)膜以覆蓋形成的臺(tái)面槽16和硅 氧化膜14。接著，如圖2D所示，為了制作電極，在形成的硅氧化膜14和玻璃膜17上通過蝕刻 形成開口部18。該蝕刻可以使用干法蝕刻或濕法蝕刻等。開口部18以到達(dá)低濃度ρ型半 導(dǎo)體層13的形態(tài)被開口。 接著，如圖3Α所示，在玻璃膜17和開口部18上，通過氣相沉積或?yàn)R射等形成鋁膜 21。所形成的鋁膜21的厚度形成為，在后述的燒結(jié)處理后沒有與硅反應(yīng)的鋁殘留在鋁-硅 化物膜22(圖3C)的表面的厚度。鋁膜21的厚度形成為例如6 μ m。接著，在形成的鋁膜21上的需要形成電極的部分形成抗蝕劑。然后，通過蝕刻除 去形成在玻璃膜17上等的鋁膜21的不需要部分。該蝕刻使用例如磷酸。另外，該蝕刻可 以使用干法蝕刻或濕法蝕刻等。蝕刻后，除去鋁膜21上的抗蝕劑。圖3B為表示除去抗蝕劑后的狀態(tài)的圖。接著，如圖3C所示，在除去鋁膜21上的抗蝕劑后，進(jìn)行燒結(jié)工序。該燒結(jié)工序在 例如400度 500度的溫度下進(jìn)行。從而，通過低濃度ρ型半導(dǎo)體層13內(nèi)的硅和鋁膜21， 形成鋁_硅化物膜22。通過該工序，低濃度ρ型半導(dǎo)體層13和形成含鎳的陽極電極40的 鋁_硅化物膜22實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。接著，如圖3D所示，將鋁_硅化物膜22表面的、沒有與硅反應(yīng)的鋁通過蝕刻來除 去。該蝕刻可以使用干法蝕刻或濕法蝕刻等。通過該蝕刻處理，從鋁-硅化物膜22表面除去不需要的鋁。進(jìn)一步地，為了進(jìn)行 后述的鎳膜的電鍍，如上所述，得到表面被最適地粗糙表面化(例如0.3μπι 1.5μπι)的 鋁-硅化物膜23。接著，如圖4Α所示，在表面被粗糙表面化的鋁_硅化物膜23上和下層η型半導(dǎo)體 層11下，分別進(jìn)行電鍍鎳。而且，所述的電鍍鎳層含有磷(P)。形成在鋁-硅化物膜23上 的鍍鎳層，即Ni-P膜31的厚度例如為1 μ m。接著，為了在鋁-硅化物膜23上形成鎳-硅化物膜33，進(jìn)行退火工序。通過退火 工序，如圖4B所示，在鋁_硅化物膜23上形成鎳-硅化物膜33。另外，在鎳-硅化物膜33 上形成Ni-P膜34。鎳-硅化物膜33的厚度例如為約0. 7 μ m。Ni-P膜34的厚度例如為約0. 3 μ m。接著，如圖4C所示，通過使用硝酸等的蝕刻除去在退火工序中沒有與鋁-硅化物 膜23中的硅反應(yīng)的Ni-P膜34。該蝕刻可以使用干法蝕刻或濕法蝕刻等。接著，如圖4D所示，通過在鎳-硅化物膜33上進(jìn)行電鍍鎳，形成Ni-P膜35。Ni-P 膜35的厚度例如為約1 μ m。在Ni-P膜35上，通過進(jìn)行焊料印刷形成焊料膜36。另外，在鎳膜32下，通過進(jìn)行 焊料印刷形成焊料膜37。這樣，本實(shí)施方式的陽極電極40具備表面被粗糙表面化的鋁_硅化物膜23。另外，陽極電極40具備形成在鋁-硅化物膜23上的鎳-硅化物膜33。另外，陽極電極40具 備形成在鎳_硅化物膜33上的Ni-P膜35和焊料膜36。另外，陽極電極41具備鎳膜32和 焊料膜37。由此，結(jié)束處理微小電流的半導(dǎo)體裝置的制造工序。如上所述，在濃度設(shè)定為在流通微小電流的區(qū)域得到低的電壓降(VF)的特性的 低濃度P型雜質(zhì)擴(kuò)散層，即低濃度P型半導(dǎo)體層13的表面形成鋁膜。接著，通過燒結(jié)處理 使所形成的鋁膜與低濃度P型半導(dǎo)體層13的硅反應(yīng)，生成鋁-硅化物膜23。接著，將存在 于所生成的鋁_硅化物膜23的上部的、與低濃度ρ型半導(dǎo)體層13的硅沒有反應(yīng)的鋁通過 蝕刻除去，將鋁-硅化物膜23的表面粗糙表面化。進(jìn)一步地，通過在粗糙表面化的鋁-硅 化物膜23上形成含鎳的鎳-硅化物膜33、Ni-P膜35等，形成陽極電極40。因此，在低濃 度P型半導(dǎo)體層13與鋁-硅化物膜23之間實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，抑制漏電流，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)兼具 低的電壓降特性(VF)的臺(tái)面型二極管1。圖5為表示使用本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置時(shí)的效果的圖。圖5中，橫軸表示 正向電壓(V)，縱軸表示正向電流㈧。曲線gll表示使用本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(圖1)時(shí)的特性。曲線gl2表示使用專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體裝置100 (圖9)時(shí)的特性。直線gl3表示在專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體裝置100 (圖9)中，在低濃度P型層102上 不形成高濃度P型層103，而是直接形成電鍍鎳層104時(shí)的特性。對(duì)于圖5的直線gl3，在增加正向電流時(shí)，正向電壓直線增加，不顯示作為二極管 的特性。在圖5的曲線gll和gl2中，隨著增加正向電流，正向電壓的增加率增大，顯示作 為二極管的特性。曲線gll與曲線gl2相比，流通相同正向電流時(shí)的正向電壓小，可以進(jìn)一步抑制半 導(dǎo)體裝置的放熱量。根據(jù)本實(shí)施方式，在流通微小電流的區(qū)域，與在高濃度的ρ型半導(dǎo)體層上形成使 用鎳的陽極電極的情況相比，實(shí)現(xiàn)了約低0. 15V的電壓降(VF)。由此，減少電路的功耗的同 時(shí)，可以抑制臺(tái)面型二極管1的放熱。因此，本實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1還可以用于整流
用二極管、橋式二極管等。而且，在本實(shí)施方式中，對(duì)用電鍍的方式形成Ni-P膜31、鎳膜32和Ni-P膜35的 例子進(jìn)行了說明，但通過鎳氣相沉積來形成也能得到同樣的效果。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)臺(tái)面型二極管進(jìn)行了說明，但在平面型二極管也能得到 同樣的效果。另外，在本實(shí)施方式中，作為處理微小電流的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，使用二 極管進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此。例如，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT insulated Gate Bipolar Transistor)等的情況下也能得到同樣的效果。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)臺(tái)面型二極管1單個(gè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但在形成半導(dǎo) 體集成電路上的電極時(shí)，也能利用本實(shí)施方式的含鎳電極的制造工序。另外，不限定于本實(shí)施方式中說明的各區(qū)域的雜質(zhì)濃度和深度，可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)施 方式的歐姆接觸和電鍍鎳的雜質(zhì)濃度和深度即可。
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圖6為表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的電鍍鎳工序中的電鍍時(shí)間進(jìn)行改變時(shí)的正向電 流與正向電壓的特性的圖。在圖6中，橫軸表示正向電壓(V)，縱軸表示正向電流(A)。圖6表示如圖4A中所述地在鋁-硅化物膜23上形成Ni-P膜31時(shí)進(jìn)行的電鍍鎳 的特性。曲線g21表示電鍍鎳的電鍍時(shí)間設(shè)為1分鐘，電鍍鎳后進(jìn)行的退火溫度為500度 時(shí)的特性。曲線g22表示電鍍鎳的電鍍時(shí)間設(shè)為2分鐘，電鍍鎳后進(jìn)行的退火溫度為500 度時(shí)的特性。曲線g23表示電鍍鎳的電鍍時(shí)間設(shè)為3分鐘，電鍍鎳后進(jìn)行的退火溫度為500 度時(shí)的特性。曲線g23，將正向電流增加到I(A)以上時(shí)，正向電壓的值急速增加。因此，可以將 形成M-P膜31時(shí)的電鍍鎳的電鍍時(shí)間設(shè)定為3分鐘時(shí)(曲線g23)的半導(dǎo)體裝置用作二極管。曲線g22與曲線g23相比較，流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓的值小。因此，與 將形成M-P膜31時(shí)的電鍍鎳的電鍍時(shí)間設(shè)定為3分鐘時(shí)(曲線g23)相比，設(shè)定為2分鐘 時(shí)(曲線g22)能夠減小流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓，能夠減少半導(dǎo)體裝置的放熱量。曲線g21與曲線g22相比，流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓的值小。因此，與將 形成M-P膜31時(shí)的電鍍鎳的電鍍時(shí)間設(shè)定為2分鐘時(shí)(曲線g22)相比，設(shè)定為1分鐘時(shí) (曲線g21)能夠減小流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓，能夠減少半導(dǎo)體裝置的放熱量。圖7為表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的電鍍鎳工序后的退火溫度進(jìn)行改變時(shí)的正向電 流與正向電壓的特性的另一圖。在圖7中，橫軸表示正向電壓(V)，縱軸表示正向電流(A)。圖7表示如圖4A中所述地通過電鍍鎳形成Ni-P膜31后進(jìn)行的退火工序的特性。 而且，圖7中表示在圖4A中將通過電鍍鎳形成Ni-P膜31的厚度設(shè)為0. 2 μ m時(shí)的特性。曲線g31表示將Ni-P膜31的退火溫度設(shè)為450度時(shí)的特性。曲線g32表示將 Ni-P膜31的退火溫度設(shè)為500度時(shí)的特性。曲線g33表示將Ni-P膜31的退火溫度設(shè)為 550度時(shí)的特性。圖7的曲線g33，將正向電流增加到I(A)以上時(shí)，正向電壓的值急速增加。因此， 可以將形成Ni-P膜31時(shí)的電鍍鎳的退火溫度設(shè)定為550度時(shí)(曲線g33)的半導(dǎo)體裝置
用作二極管。曲線g32與曲線g33相比較，流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓的值小。因此， 與將形成Ni-P膜31時(shí)的電鍍鎳的退火溫度設(shè)定為550度時(shí)(曲線g33)相比，設(shè)定為500 度時(shí)(曲線g32)能夠減小流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓，能夠減少半導(dǎo)體裝置的放熱量。曲線g31與曲線g32相比較，流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓的值小。因此， 與將形成Ni-P膜31時(shí)的電鍍鎳的退火溫度設(shè)定為500度時(shí)(曲線g32)相比，設(shè)定為450 度時(shí)(曲線g31)能夠減小流通相同的正向電流時(shí)的正向電壓，能夠減少半導(dǎo)體裝置的放熱量。圖8為表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的電鍍鎳工序中的電鍍時(shí)間(分鐘)或退火溫度 (V )進(jìn)行改變時(shí)的正向電流與正向電壓的特性的表。在圖8中，用IF(單位A)表示正向 電流，用VF (單位V)表示正向電壓。
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圖8表示如圖4A中所述地在鋁-硅化物膜23上形成Ni-P膜31時(shí)進(jìn)行的電鍍鎳 的特性。在圖8中表示電鍍鎳時(shí)的電鍍時(shí)間和電鍍后進(jìn)行的退火溫度分別是電鍍時(shí)間為1 分鐘且退火溫度為450度、電鍍時(shí)間為1分鐘且退火溫度為500度、電鍍時(shí)間為2分鐘且退 火溫度為500度、電鍍時(shí)間為3分鐘且退火溫度為500度、電鍍時(shí)間為1分鐘且退火溫度為 550度、電鍍時(shí)間為2分鐘且退火溫度為550度、電鍍時(shí)間為3分鐘且退火溫度為550度、 電鍍時(shí)間為1分鐘且退火溫度為600度、電鍍時(shí)間為2分鐘且退火溫度為600度、電鍍時(shí)間 為3分鐘且退火溫度為600度時(shí)，正向電流分別為0. 001 (A)、0· 002 (A) 0. 005 (A)、0· 01 (A)、
0.02 (A)、0· 05 (A)、0. 1 (A)、0· 2 (A)、0· 5 (A)、1 (A)、2 (A)、5 (A)、10 (A)、12. 5 (A)、20 (A)時(shí)的正 向電壓(V)的值。而且，在圖8的表中，空白部分表示無法測(cè)定正向電壓。在圖8中，電鍍鎳的電鍍時(shí)間為1分鐘且退火溫度為450度的情況對(duì)應(yīng)于圖5的 曲線gll。另外，在圖8中，電鍍鎳的電鍍時(shí)間為1分鐘且退火溫度為500度的情況對(duì)應(yīng)于 圖6的曲線g21。另外，在圖8中，電鍍鎳的電鍍時(shí)間為2分鐘且退火溫度為500度的情況 對(duì)應(yīng)于圖6的曲線g22。另外，在圖8中，電鍍鎳的電鍍時(shí)間為3分鐘且退火溫度為500度 的情況對(duì)應(yīng)于圖6的曲線g23。在電鍍鎳后的退火溫度相同的情況下，流通相同大小的正向電流時(shí)，存在電鍍鎳 時(shí)間短則正向電壓的值減小的趨勢(shì)。例如，退火溫度為500度，流通12. 5(A)的正向電流時(shí)，電鍍時(shí)間為2分鐘時(shí)的正 向電壓的值約為2. 982 (V)，電鍍時(shí)間為1分鐘時(shí)的正向電壓的值約為0. 871 (V)。即，在電鍍鎳后的退火溫度相同時(shí)，電鍍鎳的電鍍時(shí)間短，則流通相同的正向電流 時(shí)的正向電壓的值小，能夠減少半導(dǎo)體裝置的放熱量。另夕卜，電鍍鎳的電鍍時(shí)間相同的情況下，流通相同大小的正向電流時(shí)，存在電鍍鎳 后的退火溫度低，則正向電壓的值減小的趨勢(shì)。例如，電鍍鎳的電鍍時(shí)間為1分鐘的情況下，流通12. 5(A)的正向電流時(shí)，退火 溫度為550度時(shí)的正向電壓的值為1. 735 (V)，退火溫度為500度時(shí)的正向電壓的值為
1.287 (V)，退火溫度為450度時(shí)的正向電壓的值為0. 871 (V)。即，在電鍍鎳后的電鍍時(shí)間相同時(shí)，電鍍鎳后的退火溫度低，則流通相同的正向電 流時(shí)的正向電壓的值小，能夠減少半導(dǎo)體裝置的放熱量。如上所述，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1(半導(dǎo)體裝置)的制造方法中，在 上層η型半導(dǎo)體層12 (η型半導(dǎo)體層)的一側(cè)表面附近濃度設(shè)定成在流通微小電流的區(qū)域 產(chǎn)生電壓降的低濃度P型半導(dǎo)體層13 (ρ型半導(dǎo)體層)，形成ρη結(jié)。然后，在低濃度ρ型半導(dǎo)體層13的表面形成鋁膜21 (圖3Α)。然后，通過燒結(jié)處理使鋁膜21的鋁與低濃度ρ型半導(dǎo)體層13的硅發(fā)生反應(yīng)，生成 鋁-硅化物膜22 (圖3C)。然后，通過蝕刻除去存在于鋁-硅化物膜22上部的、沒有與低濃度ρ型半導(dǎo)體層 13的硅發(fā)生反應(yīng)的鋁，將表面粗糙表面化。然后，在被粗糙化表面的鋁-硅化物膜23 (圖3D)上形成Ni-P膜31 (圖4Α)和 Ni-P 膜 35(圖 4D)(鎳膜)。
另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，鋁膜21 (圖3A)的厚度 也可以為燒結(jié)處理后與硅沒有反應(yīng)的鋁殘留在表面的厚度。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，鋁膜21 (圖3A)的厚度 也可以為6μπι以下。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，也可以通過鎳氣相沉 積來形成Ni-P膜31 (圖4Α)和Ni-P膜35 (圖4D)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，也可以通過電鍍鎳來 形成Ni-P膜31 (圖4Α)和Ni-P膜35 (圖4D)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，也可以通過進(jìn)行1分鐘 以上的電鍍鎳來形成Ni-P膜31 (圖4Α)和Ni-P膜35 (圖4D)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，也可以在被粗糙表面 化的鋁_硅化物膜23 (圖3D)上形成Ni-P膜31 (第一鎳膜)(圖4Α)。然后，可以在形成Ni-P膜31之后，通過退火生成鎳_硅化物膜33 (圖4Β)。然后，可以在生成鎳-硅化物膜33之后，除去未反應(yīng)的Ni-P膜31，之后，在鎳-硅 化物膜33上形成Ni-P膜35 (圖4D)(第二鎳膜)。由此，也可以形成Ni-P膜31 (圖4Α)和Ni-P膜35 (圖4D)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，也可以通過400度以上 的溫度、更優(yōu)選為450度以上溫度的退火來生成鎳-硅化物膜33 (圖4Β)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，可以使低濃度ρ型半導(dǎo) 體層 13(圖 1)的濃度為 5 X 1015cm_3 2Χ 1016cm_3。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，Ni-P膜31 (圖4A)或 Ni-P膜35(圖4D)的厚度也可以為Iym以下。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，可以進(jìn)一步在Ni-P膜 35上形成焊料膜36 (圖4D)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，通過350度 550度、 更優(yōu)選為400度 500度的燒結(jié)處理，使鋁膜21 (圖3Α)的鋁與低濃度ρ型半導(dǎo)體層13 (圖 3Α)的硅發(fā)生反應(yīng)來生成鋁-硅化物膜22 (圖3C)。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1的制造方法中，使鋁-硅化物膜22的 表面粗糙表面化，以使鋁_硅化物膜22 (圖3C)的最上部與最下部的高度之差為0. 1 μ m 1. 5 μ m、更優(yōu)選為 0. 3 μ m 1. 5 μ m。而且，本發(fā)明實(shí)施方式的臺(tái)面型二極管1如圖1所示，具備上層η型半導(dǎo)體層12。另外，臺(tái)面型二極管1具備形成在上層η型半導(dǎo)體層12的一側(cè)表面附近，并與上 層η型半導(dǎo)體層12形成ρη結(jié)，濃度設(shè)定成在流通微小電流的區(qū)域產(chǎn)生電壓降的低濃度ρ 型半導(dǎo)體層13。另外，臺(tái)面型二極管1在低濃度ρ型半導(dǎo)體層13的表面具備將殘留在對(duì)鋁進(jìn)行燒 結(jié)處理生成的鋁-硅化物的表面的未反應(yīng)的鋁，通過蝕刻除去而進(jìn)行粗糙表面化的鋁-硅 化物膜23。另外，臺(tái)面型二極管1具備作為形成在鋁-硅化物膜23上的鎳膜的鎳-硅化物膜 33 禾口 Ni-P 膜 35。
在本實(shí)施方式中，在低濃度ρ型半導(dǎo)體層13上通過對(duì)鋁進(jìn)行燒結(jié)處理生成鋁-硅 化物膜23。然后，通過蝕刻除去殘留在鋁-硅化物膜23表面的未反應(yīng)的鋁。因此，本實(shí)施 方式的臺(tái)面型二極管1具備被粗糙表面化的鋁_硅化物膜23和在被粗糙表面化的鋁_硅 化物膜上通過電鍍鎳形成的鎳膜(鎳_硅化物膜33、Ni-P膜)。因此，鋁-硅化物膜23的表面通過蝕刻除去未反應(yīng)的鋁而被粗糙表面化。由此， 可以防止對(duì)作為P型層的低濃度P型半導(dǎo)體層13的損傷的同時(shí)，提高電鍍鎳的密合性。另 外，可以通過鋁_硅化物膜23與作為ρ型層的低濃度ρ型半導(dǎo)體層13實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。如 此，形成了低濃度P型半導(dǎo)體層13、鋁-硅化物膜23和鎳膜(鎳-硅化物膜33、Ni-P膜) 的三層結(jié)構(gòu)。由此，可以在鋁-硅化物膜23上確保歐姆接觸的同時(shí)，在流通微小電流的區(qū) 域降低電壓降(VF)。通過以上所述，可以實(shí)現(xiàn)具備使用電鍍鎳的陽極電極40，并抑制漏電 流，進(jìn)而兼具低的電壓降(VF)特性的半導(dǎo)體裝置。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，在n型半導(dǎo)體層的一側(cè)表面附近，形成濃度設(shè)定成在流通微小電流的區(qū)域產(chǎn)生電壓降的p型半導(dǎo)體層，形成pn結(jié)，在所述p型半導(dǎo)體層的表面形成鋁的膜，使所述鋁與所述p型半導(dǎo)體層的硅通過燒結(jié)處理進(jìn)行反應(yīng)生成鋁 硅化物膜，將存在于所述鋁 硅化物膜的上部的、沒有與所述硅發(fā)生反應(yīng)的鋁通過蝕刻除去，從而使表面粗糙表面化，在所述粗糙表面化的鋁 硅化物膜上形成鎳膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述鋁的膜厚為在所述燒結(jié) 處理后沒有與硅發(fā)生反應(yīng)的鋁殘留在表面的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述鋁的膜厚為6ym以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過鎳氣相沉積來形成所述鎳膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過電鍍鎳來形成所述鎳膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過進(jìn)行1分鐘以上的所述電 鍍鎳來形成所述鎳膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 在所述粗糙表面化的鋁_硅化物膜上，形成第一鎳膜， 在形成所述第一鎳膜之后，通過退火生成鎳-硅化物膜，在生成所述鎳_硅化物膜之后，除去未反應(yīng)的所述第一鎳膜，然后，在所述鎳_硅化物 膜上形成第二鎳膜，從而形成所述鎳膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過400度以上溫度的退火來 生成所述鎳-硅化物膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述p型半導(dǎo)體層的濃度在 5X 1015cnT3 2X 1016cnT3 范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第一鎳膜或第二鎳膜的 厚度為lym以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述鎳膜上進(jìn)一步形成焊 料膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過350度 550度的燒結(jié) 處理，使所述鋁與所述P型半導(dǎo)體層的硅發(fā)生反應(yīng)，生成所述鋁-硅化物膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，將所述鋁-硅化物膜粗糙表 面化以使所述鋁_硅化物膜的最上部與最下部的高度之差為0. 1 y m 1. 5 y m。
14.一種半導(dǎo)體裝置，具備 n型半導(dǎo)體層；P型半導(dǎo)體層，形成在所述n型半導(dǎo)體層的一側(cè)表面附近，與所述n型半導(dǎo)體層形成pn 結(jié)，濃度設(shè)定成在流通微小電流的區(qū)域產(chǎn)生電壓降；被粗糙表面化的鋁_硅化物膜，通過蝕刻來除去殘留于鋁_硅化物的表面的未反應(yīng)的 鋁而被粗糙表面化，所述鋁-硅化物通過在所述P型半導(dǎo)體層的表面對(duì)鋁進(jìn)行燒結(jié)處理而生成；和鎳膜，形成在所述被粗糙表面化的鋁_硅化物膜上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抑制漏電流，可以在流通微小電流的區(qū)域降低電壓降的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。半導(dǎo)體裝置的制造方法如下在n型半導(dǎo)體層的一側(cè)表面附近，形成濃度設(shè)定成在流通微小電流的區(qū)域產(chǎn)生電壓降的p型半導(dǎo)體層，形成pn結(jié)；在p型半導(dǎo)體層的表面形成鋁的膜；使鋁與p型半導(dǎo)體層的硅通過燒結(jié)處理進(jìn)行反應(yīng)生成鋁-硅化物膜；將存在于鋁-硅化物膜的上部的、沒有與硅發(fā)生反應(yīng)的鋁通過蝕刻除去，從而使表面粗糙表面化；在粗糙表面化的鋁-硅化物膜上形成鎳膜。
文檔編號(hào)H01L29/861GK101930919SQ201010213490
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者小笠原淳, 神山徹, 遠(yuǎn)藤恭介 申請(qǐng)人:新電元工業(yè)株式會(huì)社