技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳化硅半導(dǎo)體裝置及碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)

以往，用作功率器件的半導(dǎo)體器件大多使用硅(Si)作為半導(dǎo)體材料。另一方面，作為帶隙比硅寬的半導(dǎo)體(以下，稱(chēng)為寬帶隙半導(dǎo)體)的碳化硅(SiC)具有與硅相比較，熱傳導(dǎo)率為3倍，最大電場(chǎng)強(qiáng)度為10倍，電子的漂移速度為2倍的物理參數(shù)。因此，在制作(制造)絕緣破壞電壓高且能夠以低損耗進(jìn)行高溫動(dòng)作的功率器件時(shí)，近年來(lái)，在各機(jī)構(gòu)中積極進(jìn)行應(yīng)用碳化硅的研究。

就這樣的功率器件的結(jié)構(gòu)而言，在背面?zhèn)染哂斜趁骐姌O的垂直型的半導(dǎo)體器件成為主流，其中，背面電極具備低電阻的歐姆電極。該垂直型的半導(dǎo)體器件的背面電極可使用各種材料和結(jié)構(gòu)，作為其中之一，提出了由鈦(Ti)層、鎳(Ni)層和銀(Ag)層的層疊體(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1)和鈦層、鎳層和金層的層疊體(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)2)等構(gòu)成的背面電極。

提出了例如在以肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)為代表的使用了碳化硅的垂直型的半導(dǎo)體器件中，在包含碳化硅的半導(dǎo)體基板(以下，稱(chēng)為SiC基板)上形成鎳層后，通過(guò)熱處理使鎳層硅化而形成硅化鎳層，由此使SiC基板與硅化鎳層的接觸(電接觸部)成為歐姆接觸的方法(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。然而，在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中，在硅化鎳層上形成背面電極時(shí)，存在背面電極容易從硅化鎳層剝離的問(wèn)題。

作為解決這種問(wèn)題的方法，提出了通過(guò)在去除殘留在硅化鎳層的表面的鎳層而使硅化鎳層露出后，在硅化鎳層上形成依次層疊鈦層、鎳層和銀層而成的背面電極，從而抑制背面電極剝離的方法(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。另外，作為其它方法，提出了通過(guò)在去除形成在硅化鎳層的表面上的金屬的碳化物后，在硅化鎳層上形成背面電極，從而提高背面電極的密合性的方法(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2007-184571號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2010-86999號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2008-53291號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)2003-243323號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

然而，即便利用上述專(zhuān)利文獻(xiàn)3、4的技術(shù)而形成背面電極，硅化鎳層與背面電極的最下層的鈦層之間的密合性也低，在將半導(dǎo)體晶片切割(切斷)成單個(gè)的芯片狀時(shí)，存在背面電極容易從硅化鎳層剝離的問(wèn)題。例如，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，通過(guò)在SiC基板上形成鎳層，然后繼續(xù)進(jìn)行熱處理，從而形成硅化鎳層，并形成SiC基板與硅化鎳層的歐姆接觸。根據(jù)上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1，硅化鎳層是通過(guò)下述(1)式所表示的鎳與碳化硅的固相反應(yīng)而生成的。

Ni+2SiC→NiSi₂+2C···(1)

利用上述(1)式的反應(yīng)而生成的碳(C)以結(jié)晶狀態(tài)不穩(wěn)定的過(guò)飽和狀態(tài)或微細(xì)的析出體的形式分散存在于硅化鎳層的整個(gè)內(nèi)部。該分散于硅化鎳層內(nèi)部的碳通過(guò)在硅化鎳層形成后進(jìn)行的熱處理而被一次性排出，在硅化鎳層的表面和/或內(nèi)部以石墨等析出物的形式層狀地析出(凝聚)。該碳凝聚而成的析出物脆且附著性差，因此即便是輕微的應(yīng)力就容易斷裂，存在形成在硅化鎳層上的背面電極剝離的問(wèn)題。

本發(fā)明為了消除上述的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)，目的在于提供能夠抑制背面電極剝離的碳化硅半導(dǎo)體裝置及碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法。

技術(shù)方案

為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置具有如下特征。在包含碳化硅的半導(dǎo)體基板上設(shè)置有形成與上述半導(dǎo)體基板歐姆接觸的金屬層。在上述金屬層上設(shè)置有至少依次層疊鈦層和鎳層而成的金屬電極層疊體。并且，上述鎳層的殘余應(yīng)力為200MPa以下。

另外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，上述鎳層的殘余應(yīng)力為100MPa以下。

另外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，在將上述鎳層的厚度記為x[nm]，將上述鎳層的成膜速度記為y[nm/秒]時(shí)，上述鎳層以滿(mǎn)足0.0＜y＜-0.0013x+2.0的條件形成。

另外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，上述鎳層以滿(mǎn)足0.0＜y＜-0.0015x+1.2的條件形成。

另外，本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，上述金屬層是包含碳化鈦的硅化鎳層。