專利名稱：碳化硅半導體裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種碳化硅半導體裝置及其制造方法。
背景技術：
碳化硅半導體裝置是具有碳化硅層的半導體裝置，具有高耐壓、低損失、低漏電電流、能夠高溫工作、能夠高速工作等的優(yōu)良特性。因此，這樣的半導體裝置特別期待被應用在開關(switching)元件、整流元件等的功率元件中。在功率元件中有功率M0SFET、IGBT、肖特基二極管(Schottky diode)、PN 二極管、半導體閘流管(thyristor)等,它們都具有與碳化硅層接觸的歐姆電極，在多數(shù)情況下，在碳化硅層和歐姆電極之間有數(shù)安培的電流流通。作為碳化硅半導體裝置的制造方法，以往我們已知如專利文獻一中記載的方法(以往的碳化硅半導體裝置的制造方法)。圖10是表示以往的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖。圖10 (a) 圖10 (e)為各工序圖。如圖10所示，以往的碳化硅半導體裝置的制造方法依次包括:在碳化硅層910上形成由鎳構成的導電層922的導電層形成工序(參照圖10 (a))，讓碳化硅層910和導電層922進行反應，形成由與碳化硅層910相接的反應層920和由存在于反應層920上的硅化物(silicide)層924構成的合金層的熱處理工序(參照圖10 (b)和圖10 (c)),通過使用酸去除硅化物層924的至少一部分使反應層920的表面的至少一部分露出的蝕刻(etching)工序(參照圖10 (d))，在露出的反應層920的表面上形成電極層940和其他的電極層942的電極層形成工序(參照圖10 (e))。根據(jù)以往的碳化硅半導體裝置的制造方法，在碳化硅層910的表面形成由反應層920和硅化物層924構成的合金層后，使反應層920的表面露出，在其露出的反應層920的表面上形成電極層940和其他的電極層942。因此，不僅電極層940和碳化硅層910通過反應層920能夠良好地接合，而且碳化硅層910的碳成分不會擴散到電極層940。其結果是，由于可以降低電極層940的表面的碳濃度，因此能夠改善電極層940與在其上形成的其他的電極層942的密著性。所以能夠提供一種可高度信賴的碳化硅半導體裝置900，在對于碳化硅層和電極層確保良好接觸的同時，抑制電極剝離的可能性。先行技術文獻專利文獻專利文獻一日本特許公開2006-24880號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在半導體裝置的技術領域，正在謀求進一步降低半導體基體和電極層的接觸電阻，這對于碳化硅半導體裝置也不例外。因此，本發(fā)明是為了 解決上述問題的而產(chǎn)生的，目的在于提供一種能夠進一步降低半導體基體和電極層的接觸電阻的碳化硅半導體裝置及其制造方法。解決課題的手段根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究，明確了不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此能夠進一步降低半導體基體和電極層的接觸電阻，從而完成本發(fā)明。即、本發(fā)明由以下的要素構成。[I]本發(fā)明的碳化硅半導體裝置，其特征在于，具有:碳化硅層；通過依次實施在所述碳化硅層上形成導電層的導電層形成工序，讓所述碳化硅層和所述導電層進行反應形成與所述碳化硅層相接的反應層以及形成存在于所述反應層上的硅化物層的熱處理工序，用于去除所述娃化物層含有的碳成分的第一等離子灰化(plasma ashing)工序,通過使用酸去除所述硅化物層的至少一部分使所述反應層的表面的至少一部分露出的蝕刻工序，以及在去除在所述反應層上殘存的碳成分的同時在所述反應層上形成導電性氧化層的第二等離子灰化工序，被形成的反應層和與該反應層相接的導電性氧化層；以及，在所述反應層的上方通過所述導電性氧化層被形成的電極層。[2]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置中，所述導電性氧化層的厚度最好在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)。[3]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置中，所述酸最好為鹽酸、硝酸和氟酸。[4]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法是一種用于制造本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的的制造方法，其特征在于，碳化硅半導體裝置的的制造方法依次包括:在所述碳化硅層上形成導電層的導電層形成工序；讓所述碳化硅層和所述導電層進行反應，形成與所述碳化硅層相接的反應層以及形成存在于所述反應層上的硅化物層的熱處理工序；用于去除所述硅化物層含有的碳成分的第一等離子灰化工序；通過使用酸去除所述硅化物層的至少一部分，使所述反應層的表面的至少一部分露出的蝕刻工序；在去除在所述反應層上殘存的碳成分的同時，在所述反應層上形成與所述反應層相接的導電性氧化層的第二等離子灰化工序；以及，在露出的所述反應層的上方通過所述導電性氧化層形成電極層的電極層形成工序。[5]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，所述導電性氧化層的厚度最好在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)。[6]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，在所述第二等離子灰化工序中，最好在所述反應層上形成含有所述導電性氧化層的氧化層，在所述第二等離子灰化工序和所述電極層形成工序之間，進一步包括使在所述第二等離子灰化工序中形成的氧化層變薄使所述導電性氧化層露出的第二等離子灰化工序。[7]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，在所述第二等離子灰化工序中，最好在所述反應層上形成含有所述導電性氧化層的氧化層，在所述第二等離子灰化工序和所述電極層形成工序之間，進一步包括使在所述第二等離子灰化工序中形成的氧化層變薄使所述導電性氧化層露出的洗凈工序。[8]在本發(fā) 明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，在所述第二等離子灰化工序中，也可以在所述反應層上形成僅由所述導電性氧化層構成的氧化層。[9]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，最好使用氧氣或氧氣和氫氣的混合氣體中的任意一種來實施所述第二等離子灰化工序。
[10]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，最好使用鹽酸、硝酸和氟酸來實施所述蝕刻工序。[11]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，最好使用含有鹽酸、硝酸和氟酸的蝕刻液來實施所述蝕刻工序。[12]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，所述蝕刻液含有的鹽酸、硝酸和氟酸的含有率最好是:當將硝酸設定為IOOmol時，鹽酸在300mol 500mol的范圍內(nèi)，氟酸在0.1mol 5mol的范圍內(nèi)。[13]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，所述蝕刻工序最好包括使用含有鹽酸的蝕刻液A的蝕刻工序，以及使用含有硝酸和氟酸的蝕刻液B的蝕刻工序。[14]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，所述蝕刻液B含有的硝酸和氟酸的含有率最好是:當將硝酸設定為IOOmol時，氟酸在0.1mol 5mol的范圍內(nèi)。[15]在本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法中，最好使用氧氣、氫氣或它們的混合氣體中的任意一種來實施所述第一等離子灰化工序。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的碳化硅半導體裝置，不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此從后述的實施方式可知，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。


圖1是表示實施方式一的碳化硅半導體裝置100的截面圖；圖2是表示實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖；圖3是表示實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖；圖4是表示實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖；圖5是表示實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖；圖6是表示實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖；圖7是表示實施方式五的碳化硅半導體裝置108的截面
圖8是表示實施例中的評價系10的說明圖；圖9是表示實施例中的評價結果的圖表；圖10是表示以往的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖。
具體實施例方式下面基于附圖所示的實施方式，對本發(fā)明的碳化硅半導體裝置及其制造方法進行說明。實施方式一圖1是表示實施方式一的碳化硅半導體裝置100的截面圖。如圖1所示，碳化硅半導體裝置100是具有碳化硅層110，在碳化硅層110的第一主面?zhèn)刃纬傻姆磻獙?20，與反應層120相接形成的導電性氧化層130，與導電性氧化層130相接形成的負極電極層140 (本發(fā)明的電極層)，在碳化硅層110的第二主面?zhèn)刃纬傻淖钃踅饘?barrier metal)層150及正極電極層152及保護絕緣層154的肖特基二極管。
碳化娃層110具有n+型碳化娃基板112,以及含有低于n+型碳化娃基板112的濃度的η型雜質的η_外延(epitaxial)層114。η.型碳化娃基板112的厚度例如是300 μ m,η.型碳化硅基板112的η型雜質的濃度例如是I X 1019cm_3。n_外延層114的厚度例如是10 μ m，η型雜質的濃度例如是I X 1016cnT3。在ιΓ外延層114的第二主面?zhèn)鹊谋砻嫘纬闪?P型的保護環(huán)116。保護環(huán)116的ρ型雜質的濃度例如是在I X IO18CnT3 I X IO19CnT3的范圍內(nèi)。反應層120是對η+型碳化硅基板112上擴散了鎳成分的層。反應層120中的鎳的濃度例如是在1.0 X IO3CnT3 1.0 X IO4CnT3的范圍內(nèi)，隨著遠離反應層120和負極電極層140的接合面而降低。反應層120的厚度例如是在IOnm 200nm的范圍內(nèi)。導電性氧化層130是通過實施用于去除反應層120上殘存的碳成分的第二等離子灰化工序，在反應層120上被形成的與反應層相接的導電性氧化層。導電性氧化層130的厚度例如是在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)。負極電極層140是讓負極電極材料的金屬(例如:鎳)在反應層120的上方通過導電性氧化層130進行蒸鍍而形成的。負極電極層140的厚度例如是2 μ m。阻擋金屬層150是由在與碳化硅層110 (n_外延層114)之間形成肖特基結的金屬(例如:鎳、鈦等)構成。阻擋金屬層150的厚度例如是2 μ m。正極電極層152是在阻擋金屬層150的表面被形成的。正極電極層152的厚度例如是5 μ m。正極電極層152例如是由鋁構成。保護絕緣層154被形成為包圍阻擋金屬層150和正極電極層152。具有以上構成的碳化硅半導體裝置100可以通過以下所示的方法(實施方式一的碳化娃半導體裝置的制造方法)制造。以下，依工序次序說明實施方式一的碳化娃半導體裝置的制造方法。圖2和圖3是表示實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖。圖2(a) 圖2 (e)和圖3 (a) 圖3 (e)為各工序圖。1.碳化硅層準備工序首先，準備具有n+型碳化硅基板112和n_外延層114積層的構造的碳化硅層110(參照圖2 (a))。在n_外延層114的表面形成ρ型的保護環(huán)116。2.導電層形成工序其次，在碳化硅層110(n+型碳化硅基板112)的第一主面?zhèn)鹊谋砻嫔?，通過例如EB蒸鍍，形成由鎳構成的導電層122 (參照圖2 (b))。導電層122的厚度例如設定為50nm 500nm。作為導電層122的材料，也可以使用鎳以外的金屬材料(例如:鋁、鈦、鈷等)。3.熱處理工序再次，讓碳化硅層110(n+型碳化硅基板112)和導電層122進行反應，進行形成由與碳化硅層Iio (n+型碳化硅基板112)相接的反應層120和由存在于該反應層120上的硅化物層124構成的合金層的熱處理。熱處理在去除了水分和氧等的高純度的氬(Ar)等的不活潑的氣體中，在1000°C，2分鐘的條件下進行。這樣，導電層122中含有的鎳成分向n+型碳化硅基板112中擴散形成反應層120，與此同時，n+型碳化娃基板112中含有的娃成分和碳成分向導電層122中擴散形成娃化物層124 (參照圖2 (c)和圖2 (d))。 4.第一等離子灰化工序
進一步，將硅化物層124中含有的碳成分通過第一等離子灰化去除(參照圖2(e))。第一等離子灰化是使用氧氣來實施(灰化條件:輸出1000W，灰化時間5分)。由于通過進行該第一等離子灰化工序，硅化物層124的表面附近的碳成分被去除，因此可以有效地進行后述的蝕刻工序。并且，這時，通過第一等離子灰化工序，在硅化物層124的表面形成了氧化鎳層126。5.蝕刻工序進一步，通過使用含有鹽酸、硝酸和氟酸的蝕刻液(蝕刻液)去除硅化物層124，使反應層120的表面露出(參照圖3 (a))。在該蝕刻工序中，硅化物層124中的鎳成分通過鹽酸被去除，另外，硅成分通過硝酸和氟酸被去除。并且，在該蝕刻工序中，通過第一等離子灰化工序形成的氧化鎳層126也被去除。蝕刻液含有的鹽酸、硝酸和氟酸的含有率是:當將硝酸設定為IOOmol時，鹽酸在300mol 500mol的范圍內(nèi)，氣酸在0.1mol 5mol的范圍內(nèi)。
6.第二等離子灰化工序進一步，將反應層120的表面的碳成分通過第二等離子灰化工序去除。第二等離子灰化是使用氧氣來實施。這樣，能夠從反應層120的表面去除碳成分。第二等離子灰化工序是在氧化層128的厚度例如是IOnm的灰化條件(輸出500W，灰化時間5分)下實施。在第二等離子灰化工序中，在反應層120上形成了包含與反應層120相接的導電性氧化層的氧化層128 (參照圖3 (b))。7.第二蝕刻工序進一步，使用含有氟酸的蝕刻液將在第二等離子灰化工序中形成的氧化層128變薄，使導電性氧化層130露出(參照圖3(c))。這時，在導電性氧化層130的厚度在0.3nm
2.25nm的范圍內(nèi)的條件下實施第二蝕刻工序。8.負極電極層形成工序進一步，通過例如濺射等的物理氣相沉積法(PVD)，在反應層120的上方通過導電性氧化層130 (在導電性氧化層130的表面)，形成由鎳構成的負極電極層140 (參照圖3⑷)。進一步，在n_外延層114的表面，形成保護絕緣層154、阻擋金屬層150以及正極電極層152 (參照圖3 (e))。通過依次實施以上的工序，可以制造碳化硅半導體裝置100。根據(jù)實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法，不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此，從后述的實施方式也可知，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。另外，根據(jù)實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法，由于導電性氧化層的厚度在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)，因此,從后述的實施方式也可知，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。但是，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究，可知在以往的碳化硅半導體裝置的制造方法中，由于在上述蝕刻工序中硅化物層中的鎳成分被選擇性地蝕刻，因此在反應層上有硅成分殘存，結果造成在設備特性中產(chǎn)生變化的問題。并且，已知含有以CMP工序來代替蝕刻工序去除硅化物層的工序的碳化硅半導體裝置的制造方法(以往的其他的碳化硅半導體裝置的制造方法，例如:參考日本特許公開2009-10096號)。根據(jù)以往的其他的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于通過CMP工序去除硅化物層，因此在反應層上不會有硅成分殘存，其結果是，可以解決在設備特性中產(chǎn)生變化的問題。但是，在以往的其他的碳化硅半導體裝置的制造方法中，由于使用CMP工序去除硅化物層，因此出現(xiàn)了生產(chǎn)率低的問題。對于這個問題，根據(jù)實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于使用鹽酸、硝酸和氟酸來實施蝕刻工序，因此能夠通過該蝕刻工序去除鎳成分和硅成分這兩種成分。其結果是，不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而在設備特性中產(chǎn)生變化的問題。另外，根據(jù)實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于使用蝕刻工序而不是CMP工序去除硅化物層，因此能夠以比制造比以往的其他的碳化硅半導體裝置更高的生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置。其結果是，實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法成為一種不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而造成的在設備特性中產(chǎn)生變化的問題，并且，能夠以高生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置的碳化硅半導體裝置的制造方法。實施方式二圖4是表示實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖。圖4 (a) 圖
4(e)為各工序圖。實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法包括實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法中的與圖2 (a) 圖2 (e)相對應的工序，因此省略與圖2 (a) 圖2 (e)對應的工序的圖解。雖然實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法基本具有與實施方式一的碳化硅半導體裝置100的制造方法相 同的工序，但是第二等離子灰化工序的內(nèi)容與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的情況不同。即，在實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法中，在比實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法更低的灰化條件(輸出200W，灰化時間3分)下實施第二等離子灰化工序。另外，與此同時，在省略第二蝕刻工序的同時，在實施了第二等離子灰化工序后，使用含有稀釋氟酸的洗凈液洗凈碳化硅半導體裝置，在這之后實施電極形成工序。即，在實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法中，如圖4 (b)和圖4 (C)所示，通過實施洗凈工序，使在第二等離子灰化工序中被形成的氧化層128變薄，導電性氧化層130在表面露出。洗凈工序是在洗凈后的導電性氧化層130的厚度在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)的條件下進行。這樣，雖然第二等離子灰化工序的內(nèi)容與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的情況不同，但是由于實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法與實施方式一的碳化硅半導體裝置以及制造方法同樣，不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此與實施方式一的碳化硅半導體裝置以及制造方法同樣，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。另外，根據(jù)實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法同樣使用鹽酸、硝酸和氟酸來實施蝕刻工序，因此使通過該蝕刻工序去除鎳成分和硅成分這兩種成分成為可能。其結果是，不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而在設備特性中產(chǎn)生變化的問題。
另外，根據(jù)實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于使用蝕刻工序而不是CMP工序去除硅化物層，因此能夠以比以往的其他的碳化硅半導體裝置的制造方法更高的生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置。其結果是，實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法，成為一種與實施方式一的碳化硅半導體裝置同樣不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而造成的在設備特性中產(chǎn)生變化的問題，并且，能夠以高生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置的碳化硅半導體裝置的制造方法。實施方式三圖5是表示實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖。圖5 (a) 圖
5(e)為各工序圖。由于實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法包括實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法中的與圖2 (a) 圖2 (e)對應的工序，因此省略與圖2 (a) 圖2 (e)對應的工序的圖解。雖然 實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法基本具有與實施方式一的碳化硅半導體裝置100的制造方法相同的工序，但是第二等離子灰化工序的內(nèi)容與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的情況不同。即，在實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法中，在比實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法更低的灰化條件(輸出50W，灰化時間I分)下實施第二等離子灰化工序。另外，在省略第二蝕刻工序的同時，在實施了第二等離子灰化工序后，使用不含氟酸的洗凈液洗凈碳化硅半導體裝置，在這之后實施電極形成工序。S卩，在實施方式二的碳化硅半導體裝置的制造方法中，如圖5 (b)和圖5 (C)所示，通過實施第二等離子灰化工序，形成了僅由導電性氧化層130構成的氧化層128。第二等離子灰化工序是在實施第二等離子灰化工序后的氧化層128 (即導電性氧化層130)的厚度在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)的條件下實施。這樣，雖然第二等離子灰化工序的內(nèi)容與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的情況不同，但是由于實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法與實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法同樣，不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此與實施方式一的碳化硅半導體裝置以及制造方法同樣，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。另外，根據(jù)實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法同樣，使用鹽酸、硝酸和氟酸來實施蝕刻工序，因此使通過該蝕刻工序去除鎳成分和硅成分這兩種成分成為可能。其結果是，不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而在設備特性中產(chǎn)生變化的問題。另外，根據(jù)實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于使用蝕刻工序而不是CMP工序去除硅化物層，因此能夠以比以往的其他的碳化硅半導體裝置的制造方法更高的生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置。其結果是，實施方式三的碳化硅半導體裝置的制造方法，成為一種與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法同樣不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而在設備特性中產(chǎn)生變化的問題，并且，能夠以高生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置的碳化硅半導體裝置的制造方法。
實施方式四圖6是表示實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法的說明圖。圖6 (a) 圖
6(d)為各工序圖。在實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法中，除了與圖2 (e)、圖3 (a)及圖3 (b)相對應的工序外，其他的工序與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法中的工序相同，因此省略與圖2 (a) 圖2 (d)對應的工序和圖3 (C) 圖3 (e)對應的工序的圖解。雖然實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法基本具有與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法相同的工序，但是蝕刻工序的內(nèi)容與實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法的情況不同。即，在實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法中，依次實施使用含有鹽酸的蝕刻液A的蝕刻工序，以及使用含有硝酸和氟酸的蝕刻液B的蝕刻工序。在最初的蝕刻工序中，使用含有鹽酸的蝕刻液A，去除通過第一等離子灰化工序被形成的氧化鎳層126，以及硅化物層124中的鎳成分(參照圖6 (a)和圖6 (b))。在隨后的蝕刻工序中，使用含有硝酸和氟酸的蝕刻液B，去除硅化物層124中的硅成分(參照圖6 (b)和圖6 (C))。作為蝕刻液B使用的是硝酸和氟酸的含有率是:當將硝酸設定為IOOmol時,氟酸在0.1mol 5mol的范圍·內(nèi)的蝕刻液。通過實施上述最初的蝕刻工序和隨后的蝕刻工序，反應層120的表面的至少一部分露出。之后，通過依次實施第二等離子灰化工序(參照圖6 (d))、第二蝕刻工序以及電極層形成工序(參照圖3 (c) 圖3 (d))，可以制造實施方式四的碳化硅半導體裝置108。這樣，雖然蝕刻工序的內(nèi)容與實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法的情況不同，但是由于實施方式四的碳化硅半導體裝置及其制造方法和實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法同樣，不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此和實施方式一的碳化硅半導體裝置以及制造方法同樣，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。另外，根據(jù)實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于和實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法同樣是使用鹽酸、硝酸和氟酸來實施蝕刻工序，因此使通過該蝕刻工序去除鎳成分和硅成分這兩種成分成為可能。其結果是，不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而在設備特性中產(chǎn)生變化的問題。另外，根據(jù)實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法，由于使用蝕刻工序而不是CMP工序去除硅化物層，因此能夠以比以往的其他的碳化硅半導體裝置的制造方法更高的生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置。其結果是，實施方式四的碳化硅半導體裝置的制造方法成為一種和實施方式一的碳化硅半導體裝置的制造方法同樣不會有由于在蝕刻工序中硅成分殘存而在設備特性中產(chǎn)生變化的問題，并且，能夠以高生產(chǎn)率制造碳化硅半導體裝置的碳化硅半導體裝置的制造方法。另外，由于實施方式四的碳化硅半導體裝置及其制造方法除蝕刻工序外，包括與實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法相同的構成或工序，因此同樣具有實施方式一的碳化硅半導體裝置及其制造方法具有的效果中的相應的效果。實施方式五
圖7是表示實施方式五的碳化硅半導體裝置108的截面圖。實施方式五的碳化硅半導體裝置108基本具有與實施方式一的碳化硅半導體裝置100相同的構成，但負極電極層的構成與實施方式一的碳化硅半導體裝置100不同。即，如圖7所示，實施方式五的碳化硅半導體裝置108具有第一負極電極層144和第二負極電極層146積層的負極電極層142作為負極電極層。第一負極電極層144與上述的負極電極層140同樣，是讓第一負極電極材料的金屬(例如:鈦)在反應層120的上方通過導電性氧化層130進行蒸鍍而形成的。第一負極電極層144的厚度例如是0.5 μ m。第二負極電極層146是讓第二負極電極材料的金屬(例如:鎳)在第一負極電極層144上進行蒸鍍而形成的。第二負極電極層146的厚度例如是2 μ m。這樣，雖然負極電極層的構成與實施方式一的碳化硅半導體裝置100不同，但是由于實施方式五的碳化娃半導體裝置108與實施方式一的碳化娃半導體裝置同樣,不是在反應層上直接形成電極層，而是在反應層的上方通過指定的導電性氧化層形成電極層，因此與實施方式一的碳化硅半導體裝置同樣，能夠進一步降低半導體基體(碳化硅層)和電極層的接觸電阻。

另外，根據(jù)實施方式五的碳化硅半導體裝置108，在碳化硅層110的表面形成由反應層120和硅化物層124構成的合金層后，使反應層120的表面露出，在其露出的反應層120的上方通過導電性氧化層130形成第一負極電極層(電極層)144和第二負極電極層(其他的電極層)146。因此，不僅第一負極電極層144和碳化硅層110通過反應層120和導電性氧化層130能夠良好地接合，而且碳化硅層110的碳成分不會擴散到第一負極電極層144。其結果是，由于可以降低第一負極電極層144的表面的碳濃度，因此能夠改善第一負極電極層144和在其上被形成的第二負極電極層146的密著性。所以也能夠得到提供一種可高度信賴的碳化硅半導體裝置的效果，在確保對于碳化硅層和電極層良好接觸的同時，抑制電極剝離的可能性。實施例本實施例是用于表明在通過導電性氧化層形成了電極層的情況下，能夠進一步降低半導體基體和電極層的接觸電阻的實施例。圖8是表示實施例中的評價系10的說明圖。圖9是表示實施例中的評價結果的圖表。1.試料如圖8所示，評價系10是通過在碳化硅層(碳化硅半導體基體)20的表面使用與實施方式一相同的方法形成導電性氧化層30a、30b,進一步在該導電性氧化層30a、30b的表面形成由鎳構成的電極層40a、40b制作的。碳化硅層20的雜質濃度是I X 1019cnT3。各電極層40a、40b的面積是5000μπι2 (50 μ mX 100 μ m)0各電極層40a、40b被設置為長邊(100 μ m的邊)相互對向。電極層40a和電極層40b之間的距離是3 μ m。各電極層40a、40b在碳化硅層20的上方通過導電性氧化層30a、30b進行蒸鍍而形成。2.評價方法通過使評價系10中的導電性氧化層30a、30b的厚度在Onm 5nm之間變化的同時，測定在電極層40a、40b之間在外加了 -5V +5V的電壓時的電流-電壓特性，進行了各試料的評價。在這種情況下，由于半導體基體20的體電阻不在各試料間變化，因此圖9的電流值在半導體基體20和各電極層40a、40b的接觸電阻小時變大。所以，在如圖9所示的圖表中，向右上的傾斜越大半導體基體20和各電極層40a、40b的接觸電阻就越小。3.評價結果從圖9也可知，在半導體基體20和各電極層40a、40b之間存在有厚度為0.5nm或
1.0nm的導電性氧化層30a、30b時，與在半導體基體20和各電極層40a、40b之間不存在有導電性氧化層時相比，半導體基體20和各電極層40a、40b的接觸電阻小。但是，在半導體基體20和各電極層40a、40b之間存在有厚度為5nm的導電性氧化層30a、30b時，與在半導體基體20和各電極層40a、40b之間不存在有導電性氧化層時相比，半導體基體20和各電極層40a、40b的接觸電阻大。經(jīng)過詳細調(diào)查知道了，在半導體基體20和各電極層40a、40b之間存在有厚度為0.3nm 2.25nm的導電性氧化層30a、30b時，與在半導體基體20和各電極層40a、40b之間不存在有導電性氧化層的情況相比，能夠降低半導體基體20和各電極層40a、40b的接觸電阻。以上基于上述實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明不以上述實施方式為限。也可以在不脫離其主旨范圍內(nèi)，在各種方式中實施，例如還可以是如下的變形。(I)在上述實施方式二中，依次實施使用含有鹽酸的蝕刻液A的蝕刻工序和使用含有硝酸和氟酸的蝕刻液B的蝕刻工序。但本發(fā)明不以此為限。例如，也可以依次實施使用含有硝酸及氟酸的蝕刻液B的蝕刻工序和使用含有鹽酸的蝕刻液A的蝕刻工序。(2)在上述各實施方式中，使用氧氣來實施第一等離子灰化工序。但本發(fā)明不以此為限。例如，也可以使用氫氣或氧氣和氫氣的混合氣體來代替氧氣，實施第一等離子灰化工序。(3)在上述各實施方式中，使用氧氣來實施第二等離子灰化工序。但本發(fā)明不以此為限。例如，也可以使用氧氣和氫氣的混合氣體來代替氧氣，實施第二等離子灰化工序。

(4)在上述各實施方式中，以肖特基二極管為例對本發(fā)明的碳化硅半導體裝置的制造方法進行了說明。但本發(fā)明不以此為限。包括例如，功率M0SFET、IGBT、PN 二極管、半導體閘流管等，在碳化硅層通過反應層形成電極層的工序的碳化硅半導體裝置的制造方法也可以適用于本發(fā)明。(5)在上述各實施方式中，以η型的碳化硅層的情況為例對本發(fā)明進行了說明。但本發(fā)明不以此為限。例如，使用P型的碳化硅層的情況也適用于本發(fā)明。符號說明100、102、104、106、108、900 …碳化硅半導體裝置，110、910 …碳化硅層，112,912-η.型碳化娃基板，114...η型外延層，116…保護環(huán)，120、920…反應層,122、922…導電層，124、924…硅化物層，126…氧化鎳層，128…氧化層，130…導電性氧化層，140、142...負極電極層，144…第一負極電極層，146…第二負極電極層，150…阻擋金屬層，152…正極電極層，154...保護絕緣層,940…電極層,942…其他的電極層
權利要求
1.一種碳化硅半導體裝置，其特征在于，具有: 碳化娃層； 通過依次實施在所述碳化硅層上形成導電層的導電層形成工序，讓所述碳化硅層和所述導電層進行反應，形成與所述碳化硅層相接的反應層以及形成存在于所述反應層上的硅化物層的熱處理工序，用于去除所述硅化物層含有的碳成分的第一等離子灰化工序，通過使用酸去除所述硅化物層的至少一部分，使所述反應層的表面的至少一部分露出的蝕刻工序，以及用于在去除在所述反應層上殘存的碳成分的同時在所述反應層上形成導電性氧化層的第二等離子灰化工序，而被形成的反應層和與該反應層相接的導電性氧化層；以及，在所述反應層的上方通過所述導電性氧化層被形成的電極層。
2.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅半導體裝置，其特征在于: 其中，所述導電性氧化層的厚度在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的碳化硅半導體裝置，，其特征在于: 其中，所述酸為鹽酸、硝酸和氟酸。
4.一種用于制造權利要求1所述的碳化硅半導體裝置的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于，依次包括: 在碳化硅層上形成導電層的導電層形成工序； 讓所述碳化硅層和所述導電層進行反應，形成與所述碳化硅層相接的反應層以及形成存在于所述反應層上的硅化物層的熱處理工序； 用于去除所述硅化物層含有的碳成分的第一等離子灰化工序； 通過使用酸去除所述硅化物層的至少一部分，使所述反應層的表面的至少一部分露出的蝕刻工序； 用于在去除在所述反應層上殘存的碳成分的同時，在所述反應層上形成與所述反應層相接的導電性氧化層的第二等離子灰化工序；以及， 在露出的所述反應層的上方通過所述導電性氧化層形成電極層的電極層形成工序。
5.根據(jù)權利要求4所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述導電性氧化層的厚度在0.3nm 2.25nm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述第二等離子灰化工序中，在所述反應層上形成含有所述導電性氧化層的氧化層， 在所述第二等離子灰化工序和所述電極層形成工序之間，進一步包括使在所述第二等離子灰化工序中形成的氧化層變薄，使所述導電性氧化層露出的第二等離子灰化工序。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述第二等離子灰化工序中，在所述反應層上形成含有所述導電性氧化層的氧化層， 在所述第二等離子灰化工序和所述電極層形成工序之間，進一步包括使在所述第二等離子灰化工序中形成的氧化層變薄使所述導電性氧化層露出的洗凈工序。
8.根據(jù)權利要求4或5所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述第二等離子灰化工序中，在所述反應層上形成僅由所述導電性氧化層構成的氧化層。
9.根據(jù)權利要求4 8中任一項所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，使用氧氣或氧氣和氫氣的混合氣體中的任意一種，實施所述第二等離子灰化工序。
10.根據(jù)權利要求4 9中任一項所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，使用鹽酸、硝酸和氟酸實施所述蝕刻工序。
11.根據(jù)權利要求10所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，使用含有鹽酸、硝酸和氟酸的蝕刻液實施所述蝕刻工序。
12.根據(jù)權利要求11所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述蝕刻液含有的鹽酸、硝酸和氟酸的含有率是:當將硝酸設定為IOOmol時，鹽酸在300mol 500mol的范圍內(nèi)，氟酸在0.1mol 5mol的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權利要求1 0所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述蝕刻工序包括使用含有鹽酸的蝕刻液A的蝕刻工序，以及使用含有硝酸和氟酸的蝕刻液B的蝕刻工序。
14.根據(jù)權利要求13所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述蝕刻液B含有的硝酸和氟酸的含有率是:當將硝酸設定為IOOmol時，氟酸在0.1mol 5mol的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權利要求4 14中任一項所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，使用氧氣、氫氣或它們的混合氣體中的任意一種，實施所述第一等離子灰化工序。
全文摘要
本發(fā)明的碳化硅半導體裝置100，具有碳化硅層110，與碳化硅層110相接的反應層120，與反應層120相接的導電性氧化層130，以及在反應層120的上方通過導電性氧化層130被形成的電極層140。導電性氧化層130的厚度最好在0.3nm～2.25nm的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的碳化硅半導體裝置100，不是在反應層120上直接形成電極層140，而是在反應層120的上方通過導電性氧化層130形成電極層140，因此能夠進一步降低半導體基體和電極層的接觸電阻。另外，根據(jù)本發(fā)明的碳化硅半導體裝置100，由于導電性氧化層130的厚度在0.3nm～2.25nm的范圍內(nèi)，因此可以進一步降低半導體基體和電極層的接觸電阻。
文檔編號H01L21/329GK103229275SQ20118004643
公開日2013年7月31日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者大野純一 申請人:新電元工業(yè)株式會社