特許 6180670 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6180670

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/28 20060101AFI20170807BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/28 301B

   H01L21/28 301R

   H01L29/44 S

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-571172(P2016-571172)

(86)(22)【出願日】2016年9月21日

(86)【国際出願番号】JP2016077803

【審査請求日】2016年12月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】福田 祐介

【審査官】 河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０１６０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１８３６７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１６２５３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０１Ｌ ２９／４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化ケイ素を主成分として構成されたＮ型半導体の半導体層と、
前記半導体層にオーミック接触され、炭化チタンを主成分として構成されたオーミック層と、
少なくとも前記オーミック層の一部に、前記半導体層と前記オーミック層との接触面に発生する応力を緩和する応力緩和部と、
を備え、
前記応力緩和部は、前記接触面に、前記半導体層と前記オーミック層との接触面積が増大するように凹凸形状に形成された第１の凹凸部を有し、
前記オーミック層の厚み方向における前記凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差は、前記応力緩和部が設けられる面内の中央部の方が当該中央部の外周側に比べて大きい、
半導体装置。

【請求項2】

前記応力緩和部は、前記オーミック層のうちの一面であって、前記接触面に対向する面に、前記オーミック層の厚み方向において凹凸形状に形成された第２の凹凸部を有する
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記応力緩和部は、自身が設けられる面内の中央部に配置されている
請求項１又は２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記応力緩和部には、前記接触面が不連続になるように配置された前記オーミック層が含まれる、
請求項１に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体基板を使用した半導体装置は、バンドギャップが広く高温動作が可能であるため、広く普及している。従来の炭化ケイ素の半導体基板を使用した半導体装置は、半導体基板が有する半導体層の面上に、ニッケル（Ｎｉ）とシリコン（Ｓｉ）との合金を形成して、半導体層とオーミック接触するオーミック層を構成していた（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２０１４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の半導体装置では、オーミック層として、ニッケルとシリコンとの合金を形成すると、ニッケルとシリコンとの様々な組成の合金が形成されて、オーミック層の抵抗が不均一になる場合があった。

【0005】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、オーミック層の抵抗が不均一になることを低減することができる半導体装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、炭化ケイ素を主成分として構成されたＮ型半導体の半導体層と、前記半導体層にオーミック接触され、炭化チタンを主成分として構成されたオーミック層と、少なくとも前記オーミック層の一部に、前記半導体層と前記オーミック層との接触面に発生する応力を緩和する応力緩和部と、を備え、前記応力緩和部は、前記接触面に、前記半導体層と前記オーミック層との接触面積が増大するように凹凸形状に形成された第１の凹凸部を有し、前記オーミック層の厚み方向における前記凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差は、前記応力緩和部が設けられる面内の中央部の方が当該中央部の外周側に比べて大きい、半導体装置である。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の半導体装置において、前記応力緩和部は、前記オーミック層のうちの一面であって、前記接触面に対向する面に、前記オーミック層の厚み方向において凹凸形状に形成された第２の凹凸部を有してもよい。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記の半導体装置において、前記応力緩和部は、自身が設けられる面内の中央部に配置されていてもよい。

【0012】

また、本発明の一態様は、上記の半導体装置において、前記応力緩和部には、前記接触面が不連続になるように配置された前記オーミック層が含まれてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、半導体装置は、炭化ケイ素を主成分として構成されたＮ型半導体の半導体層と、当該半導体層にオーミック接触され、炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分として構成されたオーミック層とを備える。これにより、本発明による半導体装置は、Ｎ型半導体の炭化ケイ素の半導体層の面上に、炭化チタンのオーミック層が形成される構成であるため、オーミック層を形成するにあたり、ニッケルとシリコンとの合金を形成する必要がない。そのため、本発明による半導体装置は、ニッケルとシリコンとの合金により、オーミック層の抵抗が不均一になることがない。よって、本発明による半導体装置は、オーミック層の抵抗が不均一になることを低減することができる。なお、炭化ケイ素の半導体層と、炭化チタンのオーミック層との間においても、従来のニッケルとシリコンとのように様々な組成の合金が形成されないため、様々な組成の合金による抵抗の不均一が生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図2】第２の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図3】第３の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図4】第４の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図5】第５の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図6】第６の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図7】第７の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図8】第８の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図9】第９の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図及び平面構成図である。

【図10】第９の実施形態による半導体装置の第１変形例を示す断面構成図である。

【図11】第９の実施形態による半導体装置の第２変形例を示す断面構成図である。

【図12】第９の実施形態による半導体装置の第３変形例を示す断面構成図である。

【図13】第９の実施形態による半導体装置の第４変形例を示す断面構成図である。

【図14】第９の実施形態による半導体装置の第５変形例を示す断面構成図である。

【図15】第９の実施形態による半導体装置の第６変形例を示す断面構成図である。

【図16】第９の実施形態による半導体装置の第７変形例を示す断面構成図である。

【図17】第１０の実施形態による半導体装置の一例を示す断面構成図である。

【図18】第１０の実施形態による半導体装置の第１変形例を示す断面構成図である。

【図19】第１０の実施形態による半導体装置の第２変形例を示す断面構成図である。

【図20】第１０の実施形態による半導体装置の第３変形例を示す断面構成図である。

【図21】第１０の実施形態による半導体装置の第４変形例を示す断面構成図である。

【図22】第１０の実施形態による半導体装置の第５変形例を示す断面構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。

【0016】

［第１の実施形態］
図１に示すように、第１の実施形態による半導体装置１００は、半導体層１０と、オーミック層２０とを備える。半導体装置１００は、炭化ケイ素（以下、ＳｉＣと表記することがある）の半導体基板を用いた半導体素子であり、例えば、サイリスタ、トランジスタ、ダイオードなど、オーミック接触を必要とする半導体素子である。
なお、図１〜図２２において、特段の説明がない限りにおいては、紙面上の左右方向をＸ軸方向、紙面に直角な方向をＹ軸方向、紙面上の上下方向（半導体層１０の厚み方向）をＺ軸方向とする。

【0017】

半導体層１０は、半導体基板の一部であり、例えば、ＳｉＣにより構成される。また、半導体層１０は、Ｎ型半導体である。

【0018】

オーミック層２０は、半導体層１０にオーミック接触される金属層であり、例えば、炭化チタン（以下、ＴｉＣと表記することがある）を主成分として構成される。オーミック層２０は、例えば、半導体層１０の裏面（Ｚ軸方向の−（マイナス）方向側の主面）に形成されている。オーミック層２０は、研磨して平坦化された半導体層１０の主面（平坦面）にＴｉＣを形成して加熱することで、ＴｉＣと半導体層１０のＳｉＣとをオーミック接触させて形成される。オーミック層２０は、例えば、スパッタリングなどの製造技術を利用して形成されてもよい。

【0019】

また、オーミック層２０において、オーミック接触している接触面は、半導体層１０の主面に沿った平坦面である。また、オーミック層２０のオーミック接触している接触面の反対側の面は、半導体層１０の主面に平行な平坦面に形成されている。

【0020】

以上説明したように、半導体装置１００は、半導体層１０と、オーミック層２０とを備える。半導体層１０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分として構成されたＮ型半導体の層である。オーミック層２０は、半導体層１０にオーミック接触され、炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分として構成されている。

【0021】

これにより、本実施形態による半導体装置１００は、Ｎ型半導体のＳｉＣの半導体層の面上に、ＴｉＣのオーミック層２０が形成される構成であるため、オーミック層２０を形成するにあたり、ニッケルとシリコンとの合金（ニッケルシリサイド）を形成する必要がない。すなわち、本実施形態による半導体装置１００は、オーミック層２０にニッケルとシリコンとの合金（ニッケルシリサイド）を使用しない。そのため、本実施形態による半導体装置１００は、ニッケルとシリコンとの合金（ニッケルシリサイド）により、オーミック層２０の抵抗が不均一になることがない。よって、本実施形態による半導体装置１００は、オーミック層２０の抵抗が不均一になることを低減することができる。

【0022】

なお、ＳｉＣの半導体層１０と、ＴｉＣのオーミック層２０との間においても、従来のニッケルとシリコンとのように様々な組成の合金（ニッケルシリサイド）が形成されないため、様々な組成の合金（ニッケルシリサイド）による抵抗の不均一が生じることがない。そのため、本実施形態による半導体装置１００は、オーミック層２０の局所的な抵抗の不均一を低減することができる。また、本実施形態による半導体装置１００は、ウェハ内、及びウェハ間のオーミック層２０の抵抗のバラツキを低減することができる。

【0023】

［第２の実施形態］
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態による半導体装置１０１について説明する。

【0024】

図２に示すように、第２の実施形態による半導体装置１０１は、半導体層１０と、オーミック層２０とを備える。また、半導体装置１０１は、半導体層１０とオーミック層２０、又はオーミック層２０により構成される応力緩和部３０を備える。
なお、図２において、図１と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、半導体装置１０１が、応力緩和部３０を備える点が、第１の実施形態と異なる。

【0025】

本実施形態におけるオーミック層２０は、半導体層１０とオーミック層２０との接触面であるオーミック接触面ＣＦ１に対向する面（対向面ＯＦ１）に、凹凸形状に形成された凹凸部３１（第２の凹凸部の一例）を有する。ここで、オーミック接触面ＣＦ１に対向する面（対向面ＯＦ１）は、オーミック接触面ＣＦ１の反対側の面である。また、オーミック層２０は、研磨して平坦化された半導体層１０の主面（裏面）にＴｉＣを形成して、例えば、レーザを照射して加熱することにより半導体層１０とオーミック接触させて形成される。また、オーミック層２０の凹凸部３１は、例えば、対向面ＯＦ１にレーザが照射されることにより形成される。

【0026】

応力緩和部３０は、少なくともオーミック層２０の一部に、半導体層１０とオーミック層２０とのオーミック接触面ＣＦ１（接触面）に発生する応力を緩和する。応力緩和部３０は、オーミック層２０のうちの一面であって、オーミック接触面ＣＦ１に対向する面（対向面ＯＦ１）に、凹凸形状に形成された凹凸部３１（第２の凹凸部）を有する。

【0027】

凹凸部３１は、オーミック層２０の表面積を増大させて放熱効率を向上させることで、オーミック接触面ＣＦ１に発生する応力を緩和する。凹凸部３１は、複数の凸部及び凹部を含んでいる。ここで、凹凸部３１の凸部又は凹部の間隔Ｗ１は、例えば、凸部の高さＨ１（凹部と凸部との起伏の差）の５倍から５０倍である。また、凹凸部３１において、凸部の頂部及び凹部の底部は、丸みを帯びて形成されている。凹凸部３１は、例えば、断面視で波状の面に形成されている。

【0028】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０１は、半導体層１０と、オーミック層２０とを備えるとともに、少なくともオーミック層２０の一部に、半導体層１０とオーミック層２０とのオーミック接触面ＣＦ１（接触面）に発生する応力を緩和する応力緩和部３０を備える。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１は、第１の実施形態と同様に、オーミック層２０の抵抗が不均一になることを低減することができる。

【0029】

また、例えば、オーミック層２０に大電流が流れて発熱した場合に、上述した第１の実施形態による半導体装置１０１では、半導体層１０のＴｉＣの熱膨張率（約７．８×１０^−６／℃）と、オーミック層２０のＴｉＣの熱膨張率（約４．６×１０^−６／℃）との差が大きいため、オーミック接触面ＣＦ１に応力が発生して、オーミック接触面ＣＦ１の周辺にクラックが発生する場合がある。
これに対して、本実施形態による半導体装置１０１は、応力緩和部３０を備えるため、半導体層１０とオーミック層２０との熱膨張率の違いにより発生するオーミック接触面ＣＦ１の応力を緩和（低減）することができる。よって、本実施形態による半導体装置１０１は、上述したオーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0030】

また、本実施形態では、応力緩和部３０は、オーミック層２０のうちの一面であって、オーミック接触面ＣＦ１に対向する面（対向面ＯＦ１）に、凹凸形状に形成された凹凸部３１（第２の凹凸部）を有する。
これにより、例えば、オーミック層２０に大電流が流れて発熱した場合に、凹凸部３１が、オーミック層２０の表面積を増大させて放熱効率を向上させるため、オーミック接触面ＣＦ１の温度を低減することができる。そのため、本実施形態による半導体装置１０１は、クラックの発生を低減することができる。

【0031】

［第３の実施形態］
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態による半導体装置１０１ａについて説明する。

【0032】

図３に示すように、第３の実施形態による半導体装置１０１ａは、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部３０ａを備える。
なお、図３において、図２と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、オーミック層２０に形状された応力緩和部３０ａが異なる点が、第２の実施形態と異なる。

【0033】

本実施形態におけるオーミック層２０は、複数の山型形状（例えば、断面視で三角形状）のＴｉＣの金属層が、半導体層１０の平坦な主面に配置されて形成されている。オーミック層２０の複数の山型形状は、間隔を開けて不連続に配置されている。ここで、半導体層１０の主面上の山型形状の間隔Ｗ２は、例えば、半導体層１０の厚み方向における山型形状の高さＨ２の５倍から５０倍である。

【0034】

応力緩和部３０ａは、上述した山型形状のオーミック層２０を有している。応力緩和部３０ａは、オーミック層２０がない（又は、オーミック層２０が厚み方向（Ｚ軸方向）の厚さが、上述の高さＨ２の１／１０００以下である）不連続部分３３を有している。すなわち、応力緩和部３０ａには、オーミック接触面ＣＦ１が不連続になるように配置されたオーミック層２０が含まれる。

【0035】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０１ａには、オーミック層２０に応力緩和部３０ａが設けられている。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ａは、第２の実施形態と同様に、オーミック層２０の抵抗が不均一になることを低減することができるとともに、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0036】

本実施形態では、応力緩和部３０ａには、接触面が不連続になるように配置されたオーミック層２０が含まれる。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ａでは、例えば、オーミック層２０に大電流が流れて発熱した場合に、不連続部分３３が、オーミック層２０の熱膨張により発生する応力を緩和する。そのため、本実施形態による半導体装置１０１ａでは、クラックの発生を低減することができる。

【0037】

また、本実施形態では、オーミック層２０が、山型形状（例えば、断面が三角形状）であるため、第２の実施形態と同様に、オーミック層２０の表面積を増大させて放熱効率を向上させることができる。よって、本実施形態による半導体装置１０１ａでは、クラックの発生をさらに低減することができる。

【0038】

［第４の実施形態］
次に、図４を参照して、本発明の第４の実施形態による半導体装置１０１ｂについて説明する。

【0039】

図４に示すように、第４の実施形態による半導体装置１０１ｂは、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部３０ｂを備える。
なお、図４において、図２と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、応力緩和部３０ｂが、オーミック接触面ＣＦ１の凹凸部３２を備える点が、第２の実施形態と異なる。

【0040】

本実施形態における半導体層１０は、オーミック層２０と接触する面（オーミック接触面ＣＦ１）が、凹凸形状に形成されている。オーミック層２０は、この凹凸形状に沿って形成されている。すなわち、オーミック層２０は、オーミック接触面ＣＦ１に、半導体層１０とオーミック層２０とのオーミック接触面ＣＦ１の面積（接触面積）が増大するように凹凸形状に形成された凹凸部３２（第１の凹凸部の一例）を有する。また、オーミック層２０は、オーミック接触面ＣＦ１の対向面ＯＦ１に、凹凸形状に形成された凹凸部３１（第２の凹凸部の一例）を有する。
なお、凹凸部３１及び凹凸部３２における凸部又は凹部の間隔は、上述した第２の実施形態と同様であり、例えば、凸部の高さの５倍から５０倍である。

【0041】

このように、応力緩和部３０ｂは、上述した凹凸部３１及び凹凸部３２を有している。
凹凸部３２（第１の凹凸部の一例）は、オーミック接触面ＣＦ１に、半導体層１０とオーミック層２０とのオーミック接触面ＣＦ１の面積（接触面積）が増大するように凹凸形状に形成されている。凹凸部３２は、凹凸形状によりオーミック接触面ＣＦ１の面積（接触面積）を増大させることで、オーミック接触面ＣＦ１に発生する応力を分散させて緩和する。凹凸部３２は、複数の凸部及び凹部を含んでいる。凹凸部３２は、例えば、断面視で波状の面に形成されている。

【0042】

また、凹凸部３２は、オーミック層２０の表面積を増大させて放熱効率を向上させることで、オーミック接触面ＣＦ１に発生する応力を緩和する。凹凸部３１は、複数の凸部及び凹部を含んでいる。凹凸部３１は、例えば、断面視で波状の面に形成されている。

【0043】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０１ｂは、半導体層１０の一部と、オーミック層２０とに、応力緩和部３０ｂが設けられている。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｂは、第２の実施形態と同様に、オーミック層２０の抵抗が不均一になることを低減することができるとともに、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0044】

また、本実施形態では、応力緩和部３０ｂは、オーミック接触面ＣＦ１に、半導体層１０とオーミック層２０とのオーミック接触面ＣＦ１の面積（接触面積）が増大するように凹凸形状に形成された凹凸部３２（第１の凹凸部）を有する。
これにより、例えば、オーミック層２０に大電流が流れて発熱した場合に、凹凸部３２が、オーミック接触面ＣＦ１の面積（接触面積）を増大させて、オーミック接触面ＣＦ１に発生する応力を分散させる。そのため、本実施形態による半導体装置１０１ｂは、クラックの発生を低減することができる。

【0045】

なお、本実施形態では、応力緩和部３０ｂは、凹凸部３２（第１の凹凸部）と、凹凸部３１（第２の凹凸部）とによって構成される。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｂは、クラックの発生をさらに低減することができる。

【0046】

［第５の実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第５の実施形態による半導体装置１０１ｃについて説明する。

【0047】

図５に示すように、第５の実施形態による半導体装置１０１ｃは、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部３０ｃを備える。
なお、図５において、図４と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、応力緩和部３０ｃが、凹凸部３１及び凹凸部３２の形状が異なる点が、第４の実施形態と異なる。

【0048】

本実施形態では、凹凸部３１及び凹凸部３２が、山型形状（例えば、断面視で三角形状）に形成されている。例えば、半導体層１０は、オーミック層２０と接触する面（オーミック接触面ＣＦ１）が、断面視で山型形状の凹凸形状に形成されている。また、オーミック層２０は、半導体層１０の山型形状に沿って形成され、山型形状の凹凸部３１及び凹凸部３２を有する。

【0049】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０１ｃは、応力緩和部３０ｃを備え、応力緩和部３０ｃは、断面視で山型形状の凹凸部３１及び凹凸部３２を有している。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｃは、第４の実施形態と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0050】

［第６の実施形態］
次に、図６を参照して、本発明の第６の実施形態による半導体装置１０１ｄについて説明する。

【0051】

図６に示すように、第６の実施形態による半導体装置１０１ｄは、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部３０ｄを備える。
なお、図６において、図３及び図５と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、半導体層１０及びオーミック層２０の形状が異なる、第３の実施形態の変形例について説明する。

【0052】

本実施形態における半導体層１０は、第５の実施形態と同様の形状であり、オーミック層２０と接する面（オーミック接触面ＣＦ１）が、断面視で山型形状の凹凸形状に形成されている。
また、本実施形態におけるオーミック層２０は、半導体層１０の凹凸形状の凹部分（谷部分）を埋めるように形成されている。なお、オーミック層２０は、半導体層１０の凹凸形状の凸部分（山部分）が、不連続になるように、形成されている。すなわち、応力緩和部３０ｄは、オーミック層２０の不連続部分３３を有している。なお、オーミック層２０は、半導体層１０の凹部分の形状に対応するように、半導体層１０側に凹む凹形状が形成されている。

【0053】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０１ｄは、応力緩和部３０ｄを備え、応力緩和部３０ｄは、断面視で山型形状のオーミック接触面ＣＦ１を有している。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｄは、第３の実施形態と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0054】

また、本実施形態では、応力緩和部３０ｄは、オーミック接触面ＣＦ１に、断面視で山型形状の凹凸形状に形成された凹凸部３２を有する。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｄは、クラックの発生をさらに低減することができる。

【0055】

［第７の実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第７の実施形態による半導体装置１０１ｅについて説明する。

【0056】

図７に示すように、第７の実施形態による半導体装置１０１ｅは、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部３０ｅを備える。
なお、図７において、図６と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、オーミック層２０の形状が異なる、第６の実施形態の変形例について説明する。

【0057】

本実施形態における半導体層１０は、オーミック層２０と接する面（オーミック接触面ＣＦ１）が、断面視で山型形状の凹凸形状に形成されている。
また、本実施形態におけるオーミック層２０は、半導体層１０の凹凸形状の凹部分（谷部分）の最も凹んだ部分に対応する位置において、不連続部分３３を有するように形成されている。なお、オーミック層２０は、半導体層１０の凹凸形状の凸部分（山部分）及び凹部分（谷部分）が、不連続になるように形成されている。

【0058】

このように、本実施形態では、オーミック層２０に設けられた応力緩和部３０ｅは、不連続部分３３を有している。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｅは、第６の実施形態と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0059】

［第８の実施形態］
次に、図８を参照して、本発明の第８の実施形態による半導体装置１０１ｆについて説明する。

【0060】

図８に示すように、第８の実施形態による半導体装置１０１ｆは、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部３０ｆを備える。
なお、図８において、図６と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
本実施形態では、オーミック層２０の形状が異なる、第６の実施形態の変形例について説明する。

【0061】

本実施形態における半導体層１０は、第５の実施形態と同様の形状であり、オーミック層２０と接する面（オーミック接触面ＣＦ１）が、断面視で波状の凹凸形状に形成されている。
また、本実施形態におけるオーミック層２０は、半導体層１０の凹凸形状の凹部分を埋めるように形成されている。なお、オーミック層２０は、半導体層１０の凹凸形状の凸部分が、不連続になるように（例えば、隣接する凹部に埋め込まれたオーミック層２０がつながらないように）、形成されている。すなわち、応力緩和部３０ｆは、オーミック層２０の不連続部分３３を有している。

【0062】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０１ｆは、応力緩和部３０ｆを備え、応力緩和部３０ｆは、断面視で波状のオーミック接触面ＣＦ１を有している。
これにより、本実施形態による半導体装置１０１ｆは、第３の実施形態と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0063】

［第９の実施形態］
次に、図９を参照して、本発明の第９の実施形態による半導体装置１０２について説明する。

【0064】

図９に示すように、第９の実施形態による半導体装置１０２は、オーミック層２０により構成される応力緩和部４０を備える。
なお、図９に示す半導体装置１０２の断面図は、半導体装置１０２の平面図のＡＢ線上の断面を示している。また、図９に示す半導体装置１０２の平面図は、半導体装置１０２を上方から見た平面図であり、厚み方向に直角な平面（ＸＹ平面）を示している。図９に示す平面図は、紙面上の左右方向をＸ軸方向、紙面に直角な方向（半導体層１０の厚み方向）をＺ軸方向、紙面上の上下方向をＹ軸方向とする。
本実施形態では、応力緩和部４０が、半導体装置１０２のＸＹ平面上の中央部ＣＴＲに設けられている場合の一例について説明する。

【0065】

オーミック層２０は、ＸＹ平面上の中央部ＣＴＲの対向面ＯＦ１に断面視で山型形状の凹凸部４１（第２凹凸部の一例）を有している。この凹凸部４１は、一例として、オーミック層２０の水平面（ＸＹ平面）における中心位置から所定の半径の円の領域内に形成されている。

【0066】

なお、本実施形態では、オーミック層２０の対向面ＯＦ１の外周部ＯＳは、凹凸形状を有さない平坦面により形成されている。凹凸部４１は、外周部ＯＳの平坦面から突出するように形成されている。ここで、中央部ＣＴＲは、例えば、対向面ＯＦ１を半導体装置１０２の裏面とした場合に、当該裏面と反対側の半導体装置１０２の表面に形成されている電極６０に対応する範囲である。
すなわち、応力緩和部４０は、自身が設けられる面内の中央部ＣＴＲに配置されている。

【0067】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０２は、応力緩和部４０を備え、応力緩和部４０は、自身が設けられる面内の中央部ＣＴＲに配置されている。
これにより、本実施形態による半導体装置１０２は、半導体装置１０２の電流が集中して流れる可能性が高い中央部ＣＴＲにおいて、オーミック接触面ＣＦ１に発生する応力を緩和できるため、上述した第２の実施形態と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0068】

次に、図１０〜図１６を参照して、本実施形態による半導体装置１０２の変形例について説明する。
図１０〜図１２に示す本実施形態の変形例は、オーミック層２０の対向面ＯＦ１の中央部ＣＴＲに凹凸部４１を備える場合の例である。

【0069】

図１０に示す本実施形態の第１変形例の半導体装置１０２ａは、オーミック層２０の対向面ＯＦ１の中央部ＣＴＲに、断面視で波状の凹凸部４１（第２凹凸部の一例）を有する応力緩和部４０ａを備えている。この凹凸部４１は、対向面ＯＦ１の外周部ＯＳの平坦面から突出するように形成されている。これにより、第１変形例の半導体装置１０２ａは、凹凸部４１が放熱効率を向上させるため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0070】

図１１に示す本実施形態の第２変形例の半導体装置１０２ｂは、オーミック層２０の対向面ＯＦ１の中央部ＣＴＲに、オーミック接触面ＣＦ１側に断面視で山型形状の凹凸形状となる凹凸部４１を有する応力緩和部４０ｂを備えている。この凹凸部４１は、対向面ＯＦ１の外周部ＯＳの平坦面から半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。これにより、第２変形例の半導体装置１０２ｂは、凹凸部４１が放熱効率を向上させるため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0071】

図１２に示す本実施形態の第３変形例の半導体装置１０２ｃは、オーミック層２０の対向面ＯＦ１の中央部ＣＴＲに、オーミック接触面ＣＦ１側に断面視で山型形状の凹凸形状となる凹凸部４１を有する応力緩和部４０ｃを備えている。この凹凸部４１は、対向面ＯＦ１の外周部ＯＳの平坦面から半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。これにより、第３変形例の半導体装置１０２ｃは、凹凸部４１が放熱効率を向上させるため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0072】

また、図１３及び図１４に示す本実施形態の変形例は、オーミック接触面ＣＦ１の中央部ＣＴＲに凹凸部４２（第１凹凸部の一例）を備える場合の例である。

【0073】

図１３に示す本実施形態の第４変形例の半導体装置１０２ｄは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１の中央部ＣＴＲに、断面視で山型形状の凹凸部４２（第１凹凸部の一例）を有する応力緩和部４０ｄを備えている。この凹凸部４２は、オーミック接触面ＣＦ１の外周部ＯＳの平坦面から半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。これにより、第４変形例の半導体装置１０２ｄは、凹凸部４２が応力を分散させて緩和するため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0074】

図１４に示す本実施形態の第５変形例の半導体装置１０２ｅは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１の中央部ＣＴＲに、断面視で波状の凹凸部４２（第１凹凸部の一例）を有する応力緩和部４０ｅを備えている。この凹凸部４２は、オーミック接触面ＣＦ１の外周部ＯＳの平坦面から半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。これにより、第５変形例の半導体装置１０２ｅは、凹凸部４２が応力を分散させて緩和するため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0075】

また、図１５及び図１６に示す本実施形態の変形例は、オーミック層２０の中央部ＣＴＲに凹凸部４２（第１凹凸部の一例）と凹凸部４１（第２凹凸部の一例）とを備える場合の例である。

【0076】

図１５に示す本実施形態の第６変形例の半導体装置１０２ｆは、応力緩和部４０ｆを備えている。応力緩和部４０ｆは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１の中央部ＣＴＲに配置された断面視で山型形状の凹凸部４２（第１凹凸部の一例）と、対向面ＯＦ１の中央部ＣＴＲに配置された断面視で山型形状の凹凸部４１（第２凹凸部の一例）とを有している。この凹凸部４２は、オーミック接触面ＣＦ１の外周部ＯＳの平坦面から半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。また、オーミック層２０が、凹凸部４２に沿って形成されることで、凹凸部４１が形成されている。これにより、第６変形例の半導体装置１０２ｆは、凹凸部４２が応力を分散させて緩和するとともに、凹凸部４１が放熱効率を向上させるため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0077】

図１６に示す本実施形態の第７変形例の半導体装置１０２ｇは、応力緩和部４０ｇを備えている。応力緩和部４０ｇは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１の中央部ＣＴＲに配置された断面視で波状の凹凸部４２（第１凹凸部の一例）と、対向面ＯＦ１の中央部ＣＴＲに配置された断面視で波状の凹凸部４１（第２凹凸部の一例）とを有している。この凹凸部４２は、オーミック接触面ＣＦ１の外周部ＯＳの平坦面から半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。また、オーミック層２０が、凹凸部４２に沿って形成されることで、凹凸部４１が形成されている。これにより、第７変形例の半導体装置１０２ｇは、凹凸部４２が応力を分散させて緩和するとともに、凹凸部４１が放熱効率を向上させるため、図９に示す半導体装置１０２と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0078】

［第１０の実施形態］
次に、図１７を参照して、本発明の第１０の実施形態による半導体装置１０３について説明する。

【0079】

図１７に示すように、第１０の実施形態による半導体装置１０３は、半導体層１０及びオーミック層２０により構成される応力緩和部５０を備える。
本実施形態では、応力緩和部５０において、凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差が、半導体装置１０３のＸＹ平面上の外周部ＯＳよりも中央部ＣＴＲを大きく形成されている場合の一例について説明する。

【0080】

オーミック層２０は、対向面ＯＦ１に断面視で山型形状の凹凸部５１（第２凹凸部の一例）を有している。この凹凸部５１の中央部ＣＴＲは、外周部ＯＳのよりも突出するように形成されている。ここで、凹凸部５１において、オーミック層２０の厚み方向における凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差は、ＸＹ平面上の中央部ＣＴＲの方が当該中央部ＣＴＲの外周側（外周部ＯＳ）に比べて大きい。例えば、中央部ＣＴＲの凹部と凸部との起伏の差（凸部の高さＨ３）は、例えば、外周部ＯＳの凹部と凸部との起伏の差（凸部の高さＨ４）の３倍程度である。すなわち、中央部ＣＴＲの凸部の高さＨ３と、外周部ＯＳの凸部の高さＨ４との比率は、例えば、３：１（３対１）である。
その他の構成は、上述した第９の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【0081】

以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０３は、応力緩和部５０を備え、応力緩和部５０は、凹凸部５１（第２凹凸部）を有している。凹凸部５１において、オーミック層２０の厚み方向における凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差は、応力緩和部５０が設けられる面内の中央部ＣＴＲの方が当該中央部ＣＴＲの外周側（外周部ＯＳ）に比べて大きい。
これにより、本実施形態による半導体装置１０３は、半導体装置１０３の電流が集中して流れる可能性が高い中央部ＣＴＲにおいて、外周部ＯＳよりも効率良くオーミック接触面ＣＦ１に発生する応力を緩和できるため、上述した第９の実施形態と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0082】

次に、図１８〜図２２を参照して、本実施形態による半導体装置１０３の変形例について説明する。

【0083】

図１８に示す本実施形態の第１変形例の半導体装置１０３ａは、オーミック層２０の対向面ＯＦ１に、断面視で波状の凹凸部５１（第２凹凸部の一例）を有する応力緩和部５０ａを備えている。この凹凸部５１の中央部ＣＴＲは、外周部ＯＳのよりも突出するように形成されている。断面視で波状の凹凸部５１において、オーミック層２０の厚み方向における凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差は、応力緩和部５０ａが設けられる面内の中央部ＣＴＲの方が外周部ＯＳに比べて大きい。これにより、第１変形例の半導体装置１０３ａは、凹凸部５１が放熱効率を向上させるため、図１７に示す半導体装置１０３と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0084】

また、図１９〜図２２に示す本実施形態の変形例は、オーミック接触面ＣＦ１に凹凸部５２（第１凹凸部の一例）を備える場合の例である。

【0085】

図１９に示す本実施形態の第２変形例の半導体装置１０３ｂは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１に、断面視で山型形状の凹凸部５２（第１凹凸部の一例）を有する応力緩和部５０ｂを備えている。この凹凸部５２の中央部ＣＴＲは、外周部ＯＳのよりも半導体層１０がオーミック層２０側に突出するように形成されている。これにより、第２変形例の半導体装置１０３ｂは、凹凸部５２が応力を分散させて緩和するため、図１７に示す半導体装置１０３と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0086】

図２０に示す本実施形態の第３変形例の半導体装置１０３ｃは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１に、断面視で波状の凹凸部５２（第１凹凸部の一例）を有する応力緩和部５０ｃを備えている。この凹凸部５２の中央部ＣＴＲは、外周部ＯＳのよりも半導体層１０がオーミック層２０側に突出するように形成されている。これにより、第３変形例の半導体装置１０３ｃは、凹凸部５２が応力を分散させて緩和するため、図１７に示す半導体装置１０３と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0087】

図２１に示す本実施形態の第４変形例の半導体装置１０３ｄは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１に、断面視で山型形状の凹凸部５２（第１凹凸部の一例）を有する応力緩和部５０ｄを備えている。この凹凸部５２の中央部ＣＴＲは、オーミック接触面ＣＦ１の外周部ＯＳよりも半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。なお、本実施形態の第４変形例では、オーミック層２０の対向面ＯＦ１が、中央部ＣＴＲ及び外周部ＯＳを含む範囲において平坦になるように形成されている。
これにより、第４変形例の半導体装置１０３ｄは、凹凸部５２が応力を分散させて緩和するため、図１７に示す半導体装置１０３と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0088】

図２２に示す本実施形態の第５変形例の半導体装置１０３ｅは、オーミック層２０のオーミック接触面ＣＦ１に、断面視で波状の凹凸部５２（第１凹凸部の一例）を有する応力緩和部５０ｅを備えている。この凹凸部５２の中央部ＣＴＲは、オーミック接触面ＣＦ１の外周部ＯＳよりも半導体層１０側に窪む（凹む）ように形成されている。なお、本実施形態の第５変形例では、オーミック層２０の対向面ＯＦ１が、中央部ＣＴＲ及び外周部ＯＳを含む範囲において平坦になるように形成されている。
これにより、第５変形例の半導体装置１０３ｅは、凹凸部５２が応力を分散させて緩和するため、図１７に示す半導体装置１０３と同様に、オーミック接触面ＣＦ１の応力により発生するクラックを低減することができる。

【0089】

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の第２〜第１０の実施形態において、凹凸部（３１、３２、４１、４２、５１、５２）を説明したが、各実施形態の形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。例えば、凹凸部（３１、３２、４１、４２、５１、５２）は、凹凸形状がランダムに配置された構成であってもよい。

【0090】

また、上記の第３、第６〜第８の実施形態において、オーミック層２０が、不連続部分３３を有する例を説明したが、第６〜第８の実施形態において、オーミック層２０が連続した一体の金属層として形成されるようにしてもよい。

【0091】

また、上記の第９の実施形態において、図９〜図１６に示す凹凸部４１又は凹凸部４２の形状の変形例を説明したが、これに限定されるものではなく、中央部ＣＴＲに凹凸部４１又は凹凸部４２が配置される構成であれば、他の形状の凹凸部４１又は凹凸部４２であってもよい。例えば、第９の実施形態の半導体装置１０２（１０２ａ〜１０２ｇ）は、第１〜第８の実施形態が備える凹凸部３１又は凹凸部３２の形状を適用してもよい。

【0092】

また、上記の第１０の実施形態において、図１７〜図２２に示す凹凸部５１又は凹凸部５２の形状の変形例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の形状の凹凸部５１又は凹凸部５２が配置される構成であってもよい。例えば、第１０の実施形態の半導体装置１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）は、第１〜第８の実施形態が備える凹凸部３１又は凹凸部３２の形状を適用してもよい。

【0093】

また、第１０の実施形態の半導体装置１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）は、凹凸部５１と凹凸部５２との両方を有する応力緩和部５０（５０ａ〜５０ｅ）を備えてもよい。

【0094】

また、第１０の実施形態の半導体装置１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）は、例えば、中央部ＣＴＲから外周部ＯＳに向って、凹凸形状の凹部と凸部との起伏の差を複数段階に変更するようにしてもよい。

【0095】

また、上記の各実施形態は、単独で実施される例を説明したが、各実施形態の一部又は全部を組み合わせて実施してもよい。

【符号の説明】

【0096】

１００、１０１、１０１ａ〜１０１ｇ、１０２、１０２ａ〜１０２g、１０３、１０３ａ〜１０３ｅ 半導体装置
１０ 半導体層
２０ オーミック層
３０、３０ａ〜３０ｇ、４０、４０ａ〜４０ｇ、５０、５０ａ〜５０ｅ 応力緩和部
３１、３２、４１、４２、５１、５２ 凹凸部
３３ 不連続部分
ＣＦ１ オーミック接触面
ＯＦ１ 対向面
ＣＴＲ 中央部
ＯＳ 外周部

【要約】

半導体装置は、炭化ケイ素を主成分として構成されたＮ型半導体の半導体層と、半導体層にオーミック接触され、炭化チタンを主成分として構成されたオーミック層とを備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】