半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本說明書所公開的技術(shù)涉及一種具備肖特基電極的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 形成有利用半導(dǎo)體層與肖特基電極之間的勢皇高度而發(fā)揮特定功能的半導(dǎo)體裝 置。例如，形成有利用半導(dǎo)體層與肖特基電極之間的勢皇高度而發(fā)揮整流作用的肖特基二 極管。
[0003] 特開平8-45874號公報、特開2001-7351號公報、特開2001-135814號公報以及特 開2003-92416號公報中，公開了一種與含有Si的半導(dǎo)體層肖特基接觸的肖特基電極。在 這些專利文獻中提出了作為肖特基電極的材料而利用AlSi合金的技術(shù)方案。在AlSi合金 的肖特基電極中，抑制了在電極中含有的Al向半導(dǎo)體層擴散，從而抑制了鋁尖峰的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在半導(dǎo)體層的表面上形成AlSi合金的肖特基電極的工序中，為了減小半導(dǎo)體 層與肖特基電極的界面電阻（interface resistance)，從而例如需要在還原環(huán)境下實施 500°C的熱處理。在實施這種熱處理時，在AlSi合金的肖特基電極中包含的Al將向半導(dǎo)體 層與肖特基電極的界面擴散而析出Si，從而產(chǎn)生Si節(jié)結(jié)。為了減小半導(dǎo)體層與肖特基電極 的界面電阻，從而需要抑制Si節(jié)結(jié)的產(chǎn)生。
[0005] 本說明書的目的在于，提供一種具備了抑制Si節(jié)結(jié)的產(chǎn)生的肖特基電極的半導(dǎo) 體裝置。
[0006] 本說明書所公開的半導(dǎo)體裝置的一個實施方式為，具備：半導(dǎo)體層，其含有Si ;肖 特基電極，其與半導(dǎo)體層的一個主面的至少一部分肖特基接觸。肖特基電極的材料為，含有 選自Ti、Ta、Nb、Hf、Zr、W、Mo以及V中的至少一種的AlSi合金。
[0007] 在Ti、Ta、Nb、Hf、Zr、W、Mo或V的過渡性金屬被添加到AlSi合金中而被使用時， 具有對AlSi合金中包含的Al的擴散進行抑制的效果。由于上述實施方式的半導(dǎo)體裝置的 肖特基電極含有這此過渡性金屬中的至少一種，因此抑制AlSi合金中所包含的Al向半導(dǎo) 體層與肖特基電極的界面擴散而Si析出，從而抑制Si節(jié)結(jié)的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0008] 圖1為模式化地表示第一實施例的半導(dǎo)體裝置的主要部分剖視圖。
[0009] 圖2為表示第一實施例的半導(dǎo)體裝置的反方向漏電流特性。
[0010] 圖3為模式化地表示第二實施例的半導(dǎo)體裝置的主要部分剖視圖。
【具體實施方式】
[0011] (第一實施例）
[0012] 如圖1所示，半導(dǎo)體裝置1為被稱為肖特基二極管的種類的半導(dǎo)體裝置，并具備： 硅單結(jié)晶的半導(dǎo)體層10、對半導(dǎo)體層10的下表面進行被膜的陰極電極22以及對半導(dǎo)體層 10的上表面進行被膜的陽極電極24。
[0013] 半導(dǎo)體層10具有：n+型的陰極區(qū)ll、n型的緩沖區(qū)12、n _型的漂移區(qū)13以及η型 的勢皇區(qū)14。
[0014] 陰極區(qū)11被設(shè)置于半導(dǎo)體層10的下層部，并露出于半導(dǎo)體層10的下表面。陰極 區(qū)11通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層10的下表面導(dǎo)入磷而被形成。陰極區(qū)11的雜 質(zhì)濃度為大約IX 1〇17~5 X 10 2°cm 3。
[0015] 緩沖區(qū)12被設(shè)置于半導(dǎo)體層10的下層部，并被配置在陰極區(qū)11與漂移區(qū)13之 間。緩沖區(qū)12通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層10的下表面導(dǎo)入磷而被形成。緩沖區(qū) 12的雜質(zhì)濃度為大約I X IO16~I X 10 19cm 3。
[0016] 漂移區(qū)13被配置在緩沖區(qū)12與勢皇區(qū)14之間。漂移區(qū)13為在半導(dǎo)體層10上 形成了陰極區(qū)11、緩沖區(qū)12以及勢皇區(qū)14的剩余部分。漂移區(qū)13的雜質(zhì)濃度為大約 IX IO12~1X10 15Cm30
[0017] 勢皇區(qū)14被配置在半導(dǎo)體層10的上層部，并露出于半導(dǎo)體層10的上表面。勢皇 區(qū)14通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層10的上表面導(dǎo)入磷而被形成。勢皇區(qū)14的雜 質(zhì)濃度為大約IX 1〇15~IX 10 lscm 3。此外，勢皇區(qū)14的厚度為大約0. 5~3. 0 μ m。
[0018] 陰極電極22由Ti層與AlSi合金層的雙層膜構(gòu)成，且Ti層與陰極區(qū)11接觸。Ti 層的膜厚為大約30nm，AlSi合金層的膜厚為大約1 μ m。AlSi合金層的Si濃度為大約原子 百分比1%。陰極電極22經(jīng)由Ti層而與陰極區(qū)11歐姆接觸。陰極電極22通過利用蒸鍍 技術(shù)而在半導(dǎo)體層10的下表面上依次層壓Ti層以及AlSi合金層而被形成。
[0019] 陽極電極24由含有Ti的AlSi合金層的單層膜構(gòu)成。陽極電極24的膜厚為大約 1 μπι。陽極電極24的Si濃度為大約原子百分比l%，Ti濃度為原子百分比1~50% (詳 細內(nèi)容后述）。陽極電極24相對于勢皇區(qū)14肖特基接觸。陽極電極24利用蒸鍍技術(shù)而被 形成于半導(dǎo)體層10的上表面上。此外，為了在半導(dǎo)體層10的下表面上形成陰極電極22、并 在半導(dǎo)體層10的上表面上形成陽極電極24之后，使界面電阻降低且獲得穩(wěn)定的電接觸，從 而在還原環(huán)境下實施500°C的熱處理。
[0020] 利用SEM(掃描型電子顯微鏡），對實施例以及比較例的Si節(jié)結(jié)的產(chǎn)生狀況進行了 觀察。作為實施例，準備了具備了 Ti濃度為原子百分比1、2、3、8、15、30、50%的陽極電極 24的半導(dǎo)體裝置。作為比較例，準備了具備了不包含Ti的陽極電極24的半導(dǎo)體裝置。
[0021] 如下述表所示，實施例的半導(dǎo)體裝置，與比較例對比，均抑制了 Si節(jié)結(jié)的產(chǎn)生。尤 其是，在具有了 Ti濃度為原子百分比3、8、15、30、50%的陽極電極24的半導(dǎo)體裝置中，未觀 測到Si節(jié)結(jié)。認為這是因為，在陽極電極24中所包含的Al的擴散通過Ti而被抑制，從而 抑制了陽極電極24與勢皇區(qū)14的界面處AlSi合金層內(nèi)的Si析出。
[0022]

[0023] 圖2為表示半導(dǎo)體裝置1的反饋偏壓特性。確認了具備了 Ti濃度為原子百分比 1、2、3、8、15、30 %的陽極電極24的半導(dǎo)體裝置，均具有反方向的漏電流較小的良好的二極 管特性。認為這是由于，當Ti濃度為原子百分比30%以下時，勢皇區(qū)14與陽極電極24之 間的勢皇高度（φ B)以成為AlSi合金（Φ B = 0. 8eV)與Ti ( Φ B = 0. 55eV)的勢皇高度的 中間值即0.6~0.8eV的方式而被控制。另一方面，在具備了 Ti濃度為原子百分比50%的 陽極電極24的半導(dǎo)體裝置中，反方向的漏電流較大。認為這是因為，在陽極電極24中所含 有的Ti在勢皇區(qū)14與陽極電極24的界面上析出，由此，在勢皇區(qū)14與陽極電極24之間 的勢皇高度（ΦΒ)成為Ti的勢皇高度即0. 55eV。
[0024] 以此方式，由于在具備了含有Ti的陽極電極24的半導(dǎo)體裝置1中，抑制了 Si節(jié) 結(jié)的產(chǎn)生，因此半導(dǎo)體層10與陽極電極24的界面電阻將降低，從而獲得良好的電接觸。尤 其是，在陽極電極24的Ti濃度成為原子百分比3%以上時，防止在半導(dǎo)體層10與陽極電極 24的界面上產(chǎn)生Si節(jié)結(jié)，從而使半導(dǎo)體裝置1的電特性穩(wěn)定并提高了半導(dǎo)體裝置1的可靠 性。而且，由于如果陽極電極24的Ti濃度在原子百分比30%以下，則半導(dǎo)體層10與陽極 電極24的界面的勢皇高度被維持為適當?shù)母叨?，因此反方向的漏電流被抑制。尤其是，?果陽極電極24的Ti濃度在原子百分比15%以下，則防止反方向的漏電流。以此方式，在具 備了含有Ti的陽極電極24的半導(dǎo)體裝置1中，如果Ti濃度為原子百分比3~30%，更優(yōu) 選為原子百分比3~15%，則能夠同時兼?zhèn)湟种芐i節(jié)結(jié)的產(chǎn)生和抑制反方向漏電流這雙 方。
[0025] (第二實施例）
[0026] 如圖3所示，半導(dǎo)體裝置2為具有提高了反向恢復(fù)特性的二極管結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝 置，并具備：硅單結(jié)晶的半導(dǎo)體層100、對半導(dǎo)體層100的下表面進行被膜的陰極電極122 以及對半導(dǎo)體層100的上表面進行被膜的陽極電極124。
[0027] 半導(dǎo)體層100具有：n+型的陰極區(qū)111、η型的緩沖區(qū)112、η _型的漂移區(qū)113、η 型的勢皇區(qū)114、ρ型的陽極區(qū)115、η型的柱區(qū)116以及ρ+型的接觸區(qū)117。
[0028] 陰極區(qū)111被設(shè)置于半導(dǎo)體層100的下層部，并露出于半導(dǎo)體層100的下表面。陰 極區(qū)111通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層100的下表面導(dǎo)入磷而被形成。陰極區(qū)111 的雜質(zhì)濃度為大約IX 1〇17~5 X 10 2°cm 3。
[0029] 緩沖區(qū)112被設(shè)置于半導(dǎo)體層100的下層部，并被配置在陰極區(qū)111與漂移區(qū)113 之間。緩沖區(qū)112通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層100的下表面導(dǎo)入磷而被形成。緩 沖區(qū)112的雜質(zhì)濃度為大約I X IO16~I X 10 19Cm 3。
[0030] 漂移區(qū)113被配置在緩沖區(qū)112與勢皇區(qū)114之間。漂移區(qū)113為在半導(dǎo)體層 100上形成了陰極區(qū)111、緩沖區(qū)112、勢皇區(qū)114、陽極區(qū)115、柱區(qū)116以及接觸區(qū)117的 剩余部分。漂移區(qū)113的雜質(zhì)濃度為大約I X IO12~I X 10 15cm 3。
[0031] 勢皇區(qū)114被配置于半導(dǎo)體層100的上層部，并被配置在漂移區(qū)113與陽極區(qū)115 之間。勢皇區(qū)114通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層100的上表面導(dǎo)入磷而被形成。勢 皇區(qū)114的雜質(zhì)濃度為大約I X IO15~I X 10 lscm 3。此外，勢皇區(qū)114的厚度為大約0. 5~ 3. 0 μ m〇
[0032] 陽極區(qū)115被配置于半導(dǎo)體層100的上層部，并露出于半導(dǎo)體層100的上表面。陽 極區(qū)115通過利用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層100的上表面導(dǎo)入硼而被形成。陽極區(qū)115 的雜質(zhì)濃度為大約IX 1〇16~IX 10 19cm 3。
[0033] 柱區(qū)116被配置于半導(dǎo)體層100的上層部，并以貫通陽極區(qū)115的方式而被配置。 柱區(qū)116的一端與勢皇區(qū)114相接，另一端露出于半導(dǎo)體層100的上表面。露出于半導(dǎo)體 層100的上表面的柱區(qū)116具有矩形狀的形式，其面積為20 μ mX 20 μ m。柱區(qū)116通過利 用離子注入技術(shù)而向半導(dǎo)體層100的上表面導(dǎo)入磷而被形成。柱區(qū)116的雜質(zhì)濃度為大約 IX IO16~1X10