[发明专利]半导体装置及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了SiC的半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年来，作为实现高耐压、低导通电阻的新生代功率器件材料，对SiC(silicon carbide：碳化硅)的使用进行了研究。

作为用于实现功率器件的精细化及导通电阻的降低的构造，公知有沟槽栅极构造(例如，特开2007-258465号公报)。

在特开2007-258465号公报所公开的半导体装置中，为了形成与由SiC构成的源极区域电连接的源电极，首先，在源极区域形成镍(Ni)膜，然后，以1000℃对该Ni膜退火5分钟。由此，形成镍硅化物层。然后，例如层叠由铝(Al)构成的金属层，形成布线电极。这样，形成了源电极。

但是，对于如以往的方法那样，在SiC上形成镍硅化物层，并对该镍硅化物层层叠Al等金属层的方法而言，硅化物时残留在SiC中的碳(C)，会析出到镍硅化物层与金属层的界面附近。因此，在该界面附近，形成含有很多C的碳层。而且，由于碳层相对镍硅化物层缺乏密接性，所以有可能在镍硅化物层与碳层之间产生层剥离。这种层剥离在形成VDMISFET(Vertical Double-diffused Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)、SBD(Schottky Barrier Diode)的背面电极时等容易发生。

另一方面，通过在堆积Al之前除去碳层，可以防止层剥离。但是，由于额外需要除去碳层的工序，所以工序数增加，制造成本提高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在抑制制造成本增加的同时、能够提高与SiC基板的一个面直接接合的金属层的连接可靠性，并且能够确保金属层相对SiC基板的欧姆接合的半导体装置及其制造方法。

本发明的一个方面涉及的半导体装置，包括：由SiC构成的半导体层、和与所述半导体层的一个面直接接合的金属层，在所述半导体层的一侧的表层部分，形成有比碳浓度比另一侧的表层部分高的高碳浓度层。

根据该构成，由于金属层与由SiC构成的半导体层的一个面直接接合，所以在半导体层与金属层之间未夹设有硅化物层、碳层。因此，可以防止半导体层与金属层之间的层剥离。其结果，能够提高金属层与半导体层的连接可靠性。

而且，在半导体基板的一侧的表层部分，形成有碳浓度比另一侧的表层部分高的高碳浓度层。因此，与隔着硅化物层使SiC和金属接合的情况同样，能够使金属层与半导体层欧姆接合。

并且，这样的半导体装置例如能够通过本发明的半导体装置的制造方法进行制造。即，可以通过包含下述工序的半导体装置的制造方法进行制造，所述工序是指：通过热处理，在由SiC构成的半导体层的一个面侧的表层部分，形成碳浓度比另一面侧的表层部分高的高碳浓度层的工序；和将金属与所述高碳浓度层直接接合的工序。

根据该方法，在半导体层的一侧的表层部分形成高碳浓度层，并对该高碳浓度层直接接合金属而形成了金属层。由于在半导体层的一个面上没有形成硅化物层，所以不需要执行用于将硅化物层上的碳层除去的工序。因此，可以抑制工序数的增加。其结果，能够抑制制造成本的增加。

另外，本发明的其他方面涉及的半导体装置包括：由SiC构成的半导体层、和与所述半导体层的一个面直接接合的金属层，在所述半导体层的一侧的表层部分，形成有结合能高于SiC固有的结合能的高能量层。

根据该构成，由于金属层与由SiC构成的半导体层的一个面直接接合，所以在半导体层与金属层之间未夹设有硅化物层、碳层。因此，可以防止半导体层与金属层之间的层剥离。其结果，能够提高金属层与半导体层的连接可靠性。

而且，在半导体基板的一侧的表层部分，形成有结合能高于SiC固有的结合能的高能量层。因此，与隔着硅化物层使SiC和金属接合的情况同样，能够使金属层与半导体层欧姆接合。

并且，在本发明的半导体装置中，所述半导体层可以包括：杂质浓度相对高的半导体基板、和在所述半导体基板的表面形成的杂质浓度相对低的外延层。该情况下，所述高碳浓度层可以形成在所述半导体基板的背面侧的表层部分。

在该构成中，由于高碳浓度层形成在杂质浓度相对高的半导体基板，所以能够以低的电阻值将金属层与半导体基板欧姆接合。

另外，优选半导体基板的杂质浓度为1×10¹⁷cm^-3以上，更优选为1×10¹⁸cm^-3～1×10²¹cm^-3。