用于P-型SiC的电极制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种用于ｐ－型ＳｉＣ的电极，它能够提供改良的表面形态和减少由于电极的形成而产生的对半导体晶层的热损害。本发明专利技术中制造的ｐ－型电极包含选自镍（Ｎｉ）、钴（Ｃｏ）、钯（Ｐｄ）和铂（Ｐｔ）中的至少一种。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳化硅(SiC)元件，更具体而言涉及一种在SiC元件中使用的用于P-型SiC的电极。一般在多数情况下，这种元件需要一种欧姆电极。但是，在使用复合半导体的元件中，如果不进行热处理就不能在半导体层和电极之间形成欧姆接触。只有预备金属层才显示一种肖特基势垒。热处理形成的欧姆接触随着半导体材料、电极材料、热处理温度、热处理时间等的不同产生差别很大的接触电阻。TiAl目前被期望作为低电阻欧姆接触的材料，可以产生很低的电阻。但是，要实现这种低电阻，需要高温处理很长的时间，并需要大量的Al。由于表面形态的恶化和半导体晶层的热损害，就导致元件功能和元件寿命恶化的问题。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，专利技术的目的是要提供一种用于p-型SiC的电极，它能提供改良的表面形态和减少由于电极的形成对半导体晶层产生的热损害。一种用于P-型SiC的电极，其含有选自镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)和铂(Pt)中至少之一的第一电极材料。通过在比以前低的温度下热处理，具有上述构型的用于P-型SiC的电极就可以产生欧姆特性和改善的电极表面平坦度。上述用于P-型SiC的电极产生的这种欧姆特性是通过宽范围的热处理取得的，例如高温下短时间处理取得的。这减少了由于电极的形成对半导体晶层的热影响。从而，通过使用本专利技术的用于p-型SiC的电极，可以制造一种具有优良元件性能的SiC元件。在本专利技术中，用于P-型SiC的电极是指在P-型SiC半导体层上形成的电极。使用本专利技术的用于p-型SiC的电极的p-型SiC半导体的类型不应受特别限制，可以包括6H型、15R型、21R型、3C型等，以及在稍后描述的实施例中采用的4H型。使用本专利技术的用于p-型SiC的电极的元件的种类不应受特别限制，可以是在高频电力设备、高温设备、光电子设备等中使用的各种元件。因为镍或钴能与Si在相对较低的温度下发生反应，镍或钴作为第一电极材料是特别优选的。根据本专利技术的用于p-型SiC的电极，除了第一电极材料外，优选还含有第二电极材料铝(Al)。含Al可减少接触电阻率，并使用于p-型SiC的电极具有优良的欧姆特性。根据本专利技术的用于p-型SiC的电极优选还含有第三电极材料钛(Ti)。即电极优选含有第一电极材料如镍(Ni)，第二电极材料铝(Al)，第三电极材料钛(Ti)。含有第三个电极材料钛(Ti)可进一步减少接触电阻率。根据本专利技术的用于p-型SiC的电极优选包括一层第一电极材料(以下称为第一电极材料层)。更优选地，第一电极材料层是通过与p-型SiC半导体层接触形成的。例如通过在p-型SiC半导体层上形成第一电极材料层，然后在其上再堆积其它电极材料层，并热处理这些层，根据本专利技术的用于p-型SiC的电极就可以被制造出来。在用于p-型SiC的电极含有第二电极材料以及第一个电极材料的情况下，根据本专利技术的用于p-型SiC的电极优选包括第一电极材料层及一层第二电极材料(以下称为第二电极材料层)。换句话说，在制造过程中，优选形成第一电极材料层和第二电极材料层。堆积第一材料层和第二材料层的次序不应受特别限制，但第一电极材料层和第二电极材料层优选按顺序从p-型SiC半导体层一侧开始堆积。类似上述的情况，第一电极材料层优选是与p-型SiC半导体层接触形成的。其它材料层可以处于第一电极材料层和第二电极材料层之间。第一电极材料层和/或第二电极材料层的复数层就可以形成。例如，第一电极材料层、第二电极材料层和第一电极材料层可以按顺序从p-型SiC半导体层一侧堆积，构成本专利技术的用于p-型SiC的电极。在用于p-型SiC的电极含有第一电极材料、第二个电极材料和第三电极材料的情况下，根据本专利技术的用于p-型SiC优选包含第一电极材料层、第二电极材料层和一层第三电极材料(以下称为第三电极材料层)。换句话说，在制造过程中，优选形成第一电极材料层、第二电极材料层和第三电极材料层。堆积这些层的次序不应受特别限制，但是优选第一电极材料层、第三电极材料层和第二电极材料层按顺序从p-型SiC半导体层的一侧堆积。类似上述的情况，第一电极材料层优选是与p-型SiC半导体层接触形成的。其它材料层可以处于第一电极材料层和第三电极材料层之间，和/或第三电极材料层和第二电极材料层之间。第一电极材料层、第三电极材料层和/或第二电极材料层的复数层就可以形成。形成第一、第二、第三电极层的方法不应被限制，可以通过分子束外延法(MBE)、溅射法、电阻加热法等实现。根据本专利技术的用于p-型SiC的电极是通过如下方法制造的把上述电极材料层(以及其它层)堆积在p-型SiC半导体层上，然后加热处理这些层。在形成电极材料层之前，优选先清洗(如化学清洗)p-型SiC半导体。这是为了在要求的状态下堆积电极材料。对p-型SiC的热处理是为了在p-型SiC半导体层和本专利技术的用于p-型SiC的电极之间形成欧姆接触。加热温度和加热时间按要求进行调节以提供改良的欧姆接触。加热温度可以是例如400℃-1100℃，优选600℃-900℃，更优选700℃-850℃，最优选800℃左右。另一方面，加热的时间可以是例如2分钟-100分钟，优选2分钟-50分钟，更优选5分钟-30分钟。顺便提及，加热优选在真空状态下进行。加热可以在惰性气体气氛中进行，惰性气体可以是氮气，氦气，氩气等。附图简述附图说明图1是表示实验1结果的曲线图，其显示在1000℃下加热处理2分钟后接触电阻率(ρc)对NiAl中Al浓度的依赖关系。图2是表示实验2结果的曲线图，其显示在800℃下加热处理10分钟后CoAl/SiC接触的电流-电压(I-V)特性。在图2中，符号(○)表示没有中间层，(□)表示10nm的Al层，(◇)表示40nm的Al层，(△)表示120nm的Al层。图3是表示实验3结果的曲线图，其显示在800℃下加热处理10分钟后各样品(Ti/Al，Ni/Al，Ni/Ti/Al)的电流-电压(I-V)特性。■Ni(25nm)/Ti(50nm)/Al(300nm)，800℃，10分钟，▲Ni(44nm)/Al(53nm)，800℃，10分钟，●Ti(50nm)/Al(300nm)，800℃，10分钟。图4是表示实验4结果的曲线图，它显示在含Ni/Ti/Al叠层结构的样品中，当Ni层和Ti层膜厚度不同时的接触电阻率(ρc)的变化。△Ni(8nm)/Ti(50nm)/Al(300nm)◇Ni(15nm)/Ti(50nm)/Al(300nm)◆Ni(25nm)/Ti(50nm)/Al(300nm)(以上样品中Al浓度为3.0×1018cm-3)●Ni(8nm)/Ti(50nm)/Al(300nm)○Ni(15nm)/Ti(50nm)/Al(300nm)(以上样品中Al浓度为8.1×1018cm-3)图5是根据本专利技术实施例的SiC元件1的示意图。采用一种商业上可获得的p-型4H-SiC(0001)外延晶片(Al浓度为6.4-9.0×1018cm-3)作为基片。当这种基片用化学方法清洗后，在其上沉积了厚度为10nm的热氧化膜，通过光刻法形成一种圆形的TLM图型。在用稀的氢氟酸去掉氧化物膜之后，用电子束和电阻加热技术沉积Ni和Al。接触材料被制成不同的厚度。通过剥离步骤形成电极图形后，在一个超高真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ｐ－型ＳｉＣ的电极，其包含选自镍（Ｎｉ）、钴（Ｃｏ）、钯（Ｐｄ）和铂（Ｐｔ）中至少之一的第一电极材料。

【技术特征摘要】
JP 2001-9-6 270771/011.一种用于p-型SiC的电极，其包含选自镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)和铂(Pt)中至少之一的第一电极材料。2.如权利要求1所述的用于p-型SiC的电极，其还包含第二电极材料铝(Al)。3.如权利要求2所述的用于p-型SiC的电极，其还包含第三电极材料钛(Ti)。4.如权利要求1所述的用于p-型SiC的电极，其中所述的第一电极材料为Ni或Co。5.如权利要求1所述的用于p-型SiC的电极，其中所述的第一电极材料层是与p-型SiC层接触形成的。6.一种用于p-型SiC的电极，其包括选自镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)和铂(P)中至少之一的第一层和铝(Al)的第二层，它们是从p-型SiC一侧按顺序形成的。7.如权利要求6所述的用于p-型SiC的电极，其还包含在所述的第一层和所述的第二层之间形成的钛的第三层。8.一种SiC元件，其中在p-型SiC层上形成如权利要求1-7中任何一项所述的用于p-型SiC的电极。9.一种制造用于p-型SiC的电极的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：中琢理，小西亮平，安河内隆一，小出康夫，村上正纪，柴田直树，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]