[发明专利]电极、半导体装置、及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以同时改善电阻性电极的接触阻抗与面粗度(表面的粗糙程度，以下同)两种特性的电极、半导体装置、以及其制造方法。

背景技术

在碳化硅半导体(以下标记为“SiC半导体”或“SiC”)的半导体装置中，电阻性电极的电压与电流是呈比例的关系，提高其电流流动的效率是重要的技术课题。为了在电阻性电极中提高其效率，就需要减少该电极与半导体界面之间的接触阻抗。另外，为了使器件的性能均一化从而提高其成品率，需要优化电极表面的面粗度。在电极的面粗度中，表面的粗糙程度越低越能获得良好的接触。关于电阻性电极的以往技术，有例如专利文献1、2所公开的技术。

专利文献1中记载的p型SiC电极的形成方法，是一种电阻性电极的形成方法，它是一种在SiC半导体上形成具有Ni/Ti/Al积层结构的电极的技术。其所要解决的课题是降低电阻性电极的接触阻抗。该电极形成方法，是将Ni/Ti/Al的积层电极在非活性气体中以900～1000℃进行5～10分钟的热处理。这样可以减小p型SiC半导体和电阻性电极的接触阻抗，且可在电极内部获得均一的电阻特性。

专利文献2中记载的SiC用电极及其制造方法，可同时改善电阻性电极的接触性和表面同质性(平坦性)。将Ni/Ti/Al的积层电极在真空中以800～1000℃进行5～10分钟的热处理。这样可以降低p型SiC半导体和电极的接触阻抗。

将表2中的Ti比作为1，把专利文献1和专利文献2记载的以往技术中Ni、Ti、Al的构成比以图3来显示。专利文献1中Al、Ni的构成比较大。而专利文献2中Ni的构成比极低。通过以往技术，可以优化在p型SiC半导体上形成的具有Ni/Ti/Al积层结构的电阻性电极的接触阻抗。但是，都存在着如果成膜条件发生不适当的变动，电极表面就会产生凹凸(表面粗糙度增大)的问题。即，在专利文献1中记载的技术中，由于Al、Ni的构成比较大，在热处理中这些金属较易凝集，从而使电极表面的粗糙度增大。另外，在专利文献2记载的技术中，虽然描述了电极表面的平坦性，但并没有记述平坦性的具体实例或具体数值等，因此还存在着进一步改善其平坦性的可能。

通常，在SiC半导体上形成的具有Ni/Ti/Al积层结构的电阻性电极中，存在着为了降低其接触阻抗，而增加元素的添加量，却又会因元素的凝集而引起表面粗糙度增大的问题。反之，也存在着为了降低表面粗糙度而减少元素的添加量，却又会导致起电极作用的金属元素量的低下，从而出现接触阻抗变高的问题。这时还会出现电极的耐久性也下降的问题。因此，通过专利文献1及专利文献2，无法同时解决降低接触阻抗及提高表面粗糙度的问题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利2940699号公报

专利文献2：日本专利4026339号公报

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种在p型SiC半导体上具有Ni/Ti/Al积层结构的电阻性电极的半导体装置，它是一种可以同时优化该电阻性电极的接触阻抗与面粗度两种特性的半导体装置、和该电阻性电极，以及其制造方法。

发明内容

首先，本申请的第一个发明提供一种具有p型碳化硅半导体区域和在该p型碳化硅半导体区域上以镍(Ni)层、钛(Ti)层、铝(Al)层的顺序积层形成的电阻性电极的半导体装置，其电阻性电极含有14～47原子％的镍元素、5～12原子％的钛元素、35～74原子％的铝元素，同时，镍元素与钛元素的原子比为1～11。

其中，在电阻性电极中，当铝元素与钛元素的原子比为6.3时，镍元素与铝元素的原子比的最理想的状态是0.5～1.7。

其中，在电阻性电极中，镍层、钛层及铝层的积层膜厚度的最理想的状态是45～690nm。

其中，在电阻性电极中，镍层的膜厚、钛层的膜厚、铝层的膜厚的最理想的状态是分别为10～340nm、5～50nm、30～300nm。

其中，具有电阻性电极的碳化硅半导体区域一面的反面，最好具有其它的电阻性电极。

其次，本申请的第二个发明提供一种在p型碳化硅半导体区域上具有由镍层、钛层、铝层构成的电阻性电极的半导体装置的制造方法，其具有在碳化硅半导体区域上形成镍层的工序、在镍层上形成钛层的工序、在钛层上形成铝层的工序、以及将由镍层、钛层、铝层构成的积层电极体在600～850℃下加热形成电阻性电极的工序，电阻性电极中镍元素与钛元素的原子比为1～11。