半導體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體裝置的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，已知在使用了碳化硅(SiC)半導體的半導體器件(碳化硅半導體裝置)中，通過熱處理(退火)形成碳化硅半導體部與過渡金屬層(電極)的歐姆接觸(電接觸部)。用于形成碳化硅半導體部與過渡金屬層的歐姆接觸的熱處理溫度達到1000°c以上程度的高溫。作為熱處理方法，有爐退火、激光退火、燈退火等。參照圖12?圖15對例如在半導體基板的兩個面具有電極的垂直型器件的熱處理進行說明。
[0003]在垂直型器件中，需要在半導體基板的兩個面形成與各電極的接觸部。因此，如圖12?15所示，在形成半導體正面?zhèn)鹊脑Y構102之后，在形成基板背面?zhèn)鹊谋趁娼佑|電極103的狀態(tài)下進行熱處理。圖12是示意地表示爐退火時的現(xiàn)有的垂直型器件的狀態(tài)的截面圖。在爐退火104中，可以均勻地加熱整個背面接觸電極103，但整個半導體基板(半導體晶片)101也同樣被加熱。因此，存在元件特性、構成材料劣化，或者制造工序的順序存在限制等問題。由陰影表示的符號103b的區(qū)域是退火后的背面接觸電極(硅化物層)(在圖13?15中也是同樣)。
[0004]圖13?15是示意地表示激光退火時的現(xiàn)有的垂直型器件的狀態(tài)的截面圖。在激光退火中，如圖13所示，在形成正面?zhèn)鹊脑Y構102之后，例如，為了降低導通損失，使半導體晶片的厚度變薄，在經薄板化的半導體晶片101的背面形成背面接觸電極103。然后，邊掃描(由多個箭頭表示)聚焦了光點直徑的激光105邊依次對退火前的背面接觸電極103a的預定區(qū)域進行照射而進行硅化物化。這樣，能夠僅對背面接觸電極103同樣地加熱。例如，如圖14、圖15所示，在半導體晶片101的厚度局部變薄，在元件表面存在凹凸、傾斜的情況下也是同樣。
[0005]在圖14中示出例如根據沿著成為半導體芯片111的區(qū)域間的切割線(未圖示)形成的沿深度方向貫穿半導體晶片101的溝槽106，變成成為半導體芯片111的區(qū)域的側面相對于晶片表面以預定角度傾斜的錐形的狀態(tài)。另外，在圖15中示出如下狀態(tài):為了防止經薄板化的半導體晶片101因自應力、用于輸送晶片的處理而導致破裂，通過例如利用預定深度的溝槽106僅使預定區(qū)域1la的厚度變薄，保留其以外的部分1lb的厚度，從而使半導體晶片101的強度得到了提高。
[0006]作為在由碳化硅構成的半導體基板(以下，稱為碳化硅基板)形成歐姆接觸的方法，提出有如下方法:在碳化硅基板上的接觸部蒸鍍過渡金屬層，并在1000°C的溫度下進行2分鐘快速加熱處理，由此將整個碳化硅基板加熱，形成含有大量碳的硅化物接觸電極(例如，參照下述專利文獻I (第0017段))。
[0007]另外，作為另一方法，提出有如下方法:在硅片形成鎳(Ni)層之后，向腔內導入氫(?)氣體而使腔內形成氫氣氣氛，利用加熱器將基座(Susceptor)加熱到450°C?550°C，以對硅片進行熱處理(例如，參照下述專利文獻2(第0037?0040段))。在下述專利文獻2中，利用進入到鎳層中的氫原子來去除鎳膜中的雜質，促進晶片的硅原子與鎳層的鎳原子之間的反應。
[0008]另外，作為另一方法，提出有如下方法:通過濺射而在碳化硅基板上依次形成鈦(Ti)層、鋁(Al)層和硅層而形成接觸電極后，利用激光進行退火，從而將接觸電極中所含的鈦、鋁和硅與碳化硅基板中所含有的硅以及碳進行合金化(例如，參照下述專利文獻3(第0042?0044段))。
[0009]另外，作為另一方法，提出有如下方法:在硅基板上依次層疊氧化膜(S12)、由硅構成的量子點以及鎳(Ni)薄膜，在60MHz的頻率、200W?500W的超高頻(VHF:Very HighFrequency)電力的條件下利用5分鐘的遠程氫等離子體處理而使由量子點和鎳薄膜構成的層疊膜成為鎳娃化物點(例如，參照下述專利文獻4(第0056?0061段))。
[0010]現(xiàn)有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2009-177102號公報
[0013]專利文獻2:日本特開2011-066060號公報
[0014]專利文獻3:日本特開2012-099599號公報
[0015]專利文獻4:日本再公表2009-118783號公報

【發(fā)明內容】

[0016]技術問題
[0017]然而，在上述專利文獻1、2中，無法僅對形成歐姆接觸的部分(即過渡金屬層、基板與過渡金屬層的界面)進行加熱，整個基板(整個元件)同樣被加熱。因此，如上所述，存在半導體部與柵極絕緣膜的界面特性、構成元件的材料劣化的可能性。另外，在用于形成歐姆接觸的熱處理之前，無法形成由耐熱溫度比該熱處理溫度低的材料構成的構成部。例如由樹月旨、鋁等低熔點金屬構成的構成部將在用于形成歐姆接觸的熱處理后形成。
[0018]在上述專利文獻3中，通過聚焦激光105的光點直徑，能夠選擇性地加熱預定區(qū)域(參照圖13?圖15)，因此能夠消除上述專利文獻1、2中產生的上述問題。然而，在從聚焦激光105的透鏡(未圖示)到激光105的照射位置的距離產生偏差的情況下，加熱效率降低。因此，如圖14、15所示，向與相對于晶片表面傾斜的錐形的溝槽側壁或幾乎正交于晶片表面的陡峭的芯片側壁照射激光105等，由于在元件表面存在凹凸而從聚焦激光105的透鏡到照射位置的距離在整個背面接觸電極103a不恒定的情況下，需要以對應于各照射位置的條件來照射激光105，因此生產量可能降低。
[0019]另外，在上述專利文獻3中，由于激光照射的位置偏移等，所以可能產生照射不均而接觸電阻產生偏差，或配置在過渡金屬層的周圍的過渡金屬層以外的構成部(例如柵極絕緣膜等)被加熱而導致元件特性劣化。另外，過渡金屬層的表面積小于與激光的光點直徑對應的面積的情況下，存在無法僅對過渡金屬層選擇性地加熱的問題。
[0020]另外，例如在深度方向形成貫穿半導體晶片的溝槽的情況下，在溝槽底部露出載置半導體晶片的工作臺、支撐半導體晶片的支撐基板以及粘接劑。在該狀態(tài)下，如上述專利文獻I?3那樣進行爐退火、激光退火時，有可能使暴露在溝槽底部的部件劣化，發(fā)生排氣、顆粒，或者固化等不良情況。
[0021]在上述專利文獻4中，無論元件表面有無凹凸、過渡金屬層的圖案如何，由于通過遠程氫等離子體處理而僅使過渡金屬層發(fā)熱，所以能夠僅對過渡金屬層同樣地加熱。然而，在上述專利文獻4中，為了延長氫原子的壽命而降低壓力，因此無法形成高密度等離子體。因此，存在氫原子密度變低，無法進行快速加熱的問題。實際上，由于以200W?500W這樣的低的電力長時間進行等離子體處理，所以在等離子體處理中，過渡金屬層的發(fā)熱通過熱傳導而加熱過渡金屬層以外的構成部(例如整個元件)，可能導致元件特性劣化。
[0022]為了消除上述現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠形成接觸電阻低的歐姆接觸，且能夠防止元件特性劣化的半導體裝置的制造方法。
[0023]技術方案
[0024]為了解決上述課題，實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的半導體裝置的制造方法具有如下特征。首先，進行在半導體基板的表面形成元件結構的第一形成工序。接下來，進行在上述半導體基板的至少一個面形成與上述半導體基板接觸的過渡金屬層的第二形成工序。接下來，通過在利用微波形成的氫等離子體氣氛中暴露形成有上述過渡金屬層的狀態(tài)的上述半導體基板，從而使上述過渡金屬層發(fā)熱的等離子體處理工序。并且，在上述等離子體處理工序中，通過來自上述過渡金屬層的熱傳導將上述半導體基板的與上述過渡金屬層接觸的部分加熱，在上述過渡金屬層與上述半導體基板的界面形成由上述過渡金屬層與上述半導體基板反應而成的歐姆接觸。
[0025]另外，對于本發(fā)明的半導體裝置的制造方法而言，在上述的發(fā)明中，還具備如下特征。在上述第二形成工序中上述半導體基板的形成了上述過渡金屬層的面是與在上述第一形成工序中形成了上述元件結構的面相同的面，并且進行在上述第一形成工序之后，上述第二形成工序之前，以覆蓋上述元件結構的方式形成金屬層的第三形成工序。在此，在上述第三形成工序中，在上述金屬層