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，眾所周知在使用了硅(Si)半導體和/或碳化硅(SiC)半導體的半導體器件(半導體裝置)中，通過熱處理(退火)來形成半導體部與過渡金屬層(電極)的歐姆接觸(電接觸部)。接下來，以在包括碳化硅的半導體基板(以下，稱為碳化硅基板)上形成包括鎳(Ni)的接觸電極的情況為例對現(xiàn)有的在半導體裝置中形成歐姆接觸的方法進行說明。
[0003]圖23是示出現(xiàn)有的半導體裝置的制造方法的概要的流程圖。圖24?28是示出現(xiàn)有的半導體裝置在制造過程中的狀態(tài)的截面圖。首先，如圖24所示，在碳化硅基板101的正面形成層間絕緣膜102。接著，在深度方向上形成貫通層間絕緣膜102而到達碳化硅基板101的接觸孔103(步驟S101)。接著，如圖25所示，通過濺射法、蒸鍍法等，以埋入到接觸孔103的方式在碳化硅基板101的正面形成純度幾乎為100%的鎳層(以下，稱為純鎳層)104(步驟S102)。
[0004]接著，如圖26所示，通過光刻和蝕刻使純鎳層104圖案化，并使純鎳層104殘留在接觸孔103的內(nèi)部(步驟S103)。接下來，如圖27所示，通過濺射法和/或蒸鍍法等在碳化硅基板101的背面形成純鎳層105(步驟S104)。接著，如圖28所示，通過900°C以上的溫度的熱處理使碳化硅基板101與純鎳層104、純鎳層105反應而形成硅化物層106(步驟S105)。作為步驟SI 05的熱處理方法，已知有爐退火、激光退火、燈退火、感應加熱等。
[0005]作為形成這樣的歐姆接觸的方法，提出了如下方法:具備在包括硅半導體的半導體基板(以下，稱為硅基板)的表面上堆積過渡金屬層的工序以及對過渡金屬層進行熱處理的工序，在熱處理工序中，通過在400°C?750°C的溫度下進行30秒?90秒鐘的熱處理來對整個硅基板進行加熱的方法(例如，參照下述專利文獻I)。
[0006]另外，作為另一方法，提出了如下方法:將過渡金屬層蒸鍍在碳化硅基板上的觸點，通過在1000°C的溫度下進行2分鐘的快速加熱處理來對整個碳化硅基板進行加熱，從而形成含碳高的硅化物電極(例如，參照下述專利文獻2(第0017段))。
[0007]另外，作為另一方法，提出了如下方法:在硅晶片形成鎳層之后，向腔室內(nèi)導入氫(H2)氣而使腔室內(nèi)處于氫氣氛，通過加熱器將基座加熱到450°C?550°C，從而對硅晶片進行熱處理(例如，參照下述專利文獻3(第0037?0040段))。
[0008]另外，作為另一方法，提出了如下方法:通過濺射在碳化硅基板上依次形成鈦(Ti)層、鋁(Al)層和硅層，從而形成接觸電極，之后通過利用激光的光進行退火，使接觸電極中所含有的鈦、鋁和硅與碳化硅基板中所含有的硅和碳進行合金化(例如，參照下述專利文獻4(第0042 ?0044段))。
[0009]另外，作為另一方法，提出了如下方法:在硅基板上依次層疊氧化膜(S12)、包括硅的量子點以及鎳(Ni)薄膜，通過以60MHz的頻率、200W?500W的高頻(VHF: Very HighFrequency)電力進行5分鐘的遠程氫等離子體處理使包括量子點和鎳薄膜的層疊膜成為硅化鎳(NiSi)點(例如，參照下述專利文獻5 (第0056?0061段)和下述非專利文獻I)。
[0010]現(xiàn)有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2012-246216號公報
[0013]專利文獻2:日本特開2009-177102號公報
[0014]專利文獻3:日本特開2011-066060號公報
[0015]專利文獻4:日本特開2012-099599號公報
[0016]專利文獻5:日本再公表2009-118783號公報
[0017]非專利文獻
[0018]非專利文獻1:牧原克典(K.Makihara)，共5位，由遠程出等離子體處理引起的在Si〇2上的Ni納米點的自組裝形成及其電學充電特性(Self-Assembling Format1n of NiNanodots on S1O2 Induced by Remote fePlasma Treatment and Their ElectricalCharging Characteristics)，應用物理的日文期刊(Japanese Journal of AppliedPhysics)，應用物理學會，2008年4月，第47卷，第4號，第3099-3102頁
【發(fā)明內(nèi)容】
[0019]技術問題
[0020]但是，在上述專利文獻I?3中，無法僅對形成歐姆接觸的部分(即過渡金屬層和/或基板與過渡金屬層的界面)進行加熱，而是使整個基板(整個元件)同樣被加熱。例如，在形成碳化硅半導體部與過渡金屬層的歐姆接觸的情況下，如上述那樣在1000°C以上的高溫下進行熱處理。因此，半導體部與柵絕緣膜的界面特性和/或構成元件的材料可能會劣化。在上述專利文獻4中，由于在縮小了光斑直徑的狀態(tài)下照射激光而對預定區(qū)域進行選擇性地加熱，因此能夠解決在上述專利文獻I?3中產(chǎn)生的上述問題。
[0021]但是，在上述專利文獻4中，要求從使激光匯聚的透鏡到過渡金屬層的表面為止的距離對于過渡金屬層的整個表面均相等。即，要求是元件表面平坦且無凹凸的元件結構。因此，在因溝槽側壁和/或芯片側壁設置有過渡金屬層等而導致從使激光匯聚的透鏡到過渡金屬層的表面為止的距離不恒定的情況下，需要在與各配置對應的條件下進行激光照射，因此無法同時對整個過渡金屬層進行加熱，產(chǎn)量可能降低。
[0022]進一步地，在上述專利文獻4中，通過激光照射對預定區(qū)域進行選擇性地加熱，因此激光的照射位置和/或照射軌跡等程序控制變得復雜。另外，可能會因激光照射的位置偏離等發(fā)生照射不均勻而接觸電阻不一致，或者配置在過渡金屬層周圍的除了過渡金屬層以外的構成部分(例如柵絕緣膜等)被加熱，而導致元件特性劣化。另外，在過渡金屬層的表面積比與激光的光斑直徑對應的面積更小的情況下，存在無法僅對過渡金屬層進行選擇性加熱的問題。
[0023]在上述專利文獻5中，無論元件表面有無凹凸或過渡金屬層的圖案如何，均通過遠程氫等離子體處理而僅使過渡金屬層發(fā)熱，因此能夠僅對過渡金屬層均勻加熱。因此，能夠解決在通過激光照射而對過渡金屬層進行選擇性加熱時產(chǎn)生的上述問題。但是，在上述專利文獻5和上述非專利文獻I中，為了增大氫原子的平均自由工序且延長壽命而降低壓力，因此無法制作高密度等離子體。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，在上述專利文獻5中，以200W?500W的低電力長時間進行等離子體處理，在等離子體處理中，通過來自過渡金屬層的熱傳導使除了過渡金屬層以外的構成部分(例如整個元件)被加熱，元件特性可能會發(fā)生劣化。
[0024]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題，目的在于提供一種能夠形成接觸電阻低的歐姆接觸，并且能夠防止元件特性劣化的半導體裝置的制造方法。
[0025]技術方案
[0026]為了解決上述的問題，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以下特征。首先，進行在半導體基板的表面形成過渡金屬層的第一形成工序。接著，進行等離子體處理工序:通過將形成有上述過渡金屬層的狀態(tài)的上述半導體基板暴露在利用微波形成的氫等離子體氣氛中，從而使上述過渡金屬層發(fā)熱。這時，氫原子或氫自由基(以下，統(tǒng)稱為氫原子)僅吸附到上述過渡金屬層，在成為氫分子時釋放出結合能。通過該能量僅將上述過渡金屬層的表面加熱。而且，在上述等離子體處理工序中，利用上述氫原子成為上述氫分子時釋放出的上述結合能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上述過渡金屬層與上述半導體基板反應而成的歐姆接觸。
[0027]另外，本發(fā)明的半導體裝置的制造方法的特征在于，在上述的發(fā)明中，還進行在上述第一形成工序之前，在上述半導體基板上形成熔點比上述過渡金屬層更低的金屬層的第二形成工序。而且，在上述第一形成工序中，形成覆蓋上述金屬層的上述過渡金屬層。在上述等離子體處理工序中，通過將形成有上述金屬層和上述過渡金屬層的狀態(tài)的上述半導體基板暴露在上述氫等離子體氣氛中，從而使上述過渡金屬層發(fā)熱，通過來自上述過渡金屬層的熱傳導對上述金屬層進行加熱。
[0028]另外，本發(fā)明的半導體裝置的制造方法的特征在于，在上述的發(fā)明中，在上述第一形成工序中，進行在上述半導體基板的正面形成第一金屬層作為上述過渡金屬層的工序，然后進行在上述半導體基板的背面形成第二金屬層作為上述過渡金屬層的工序。而且，在上述等離子體處理工序中，將上述第一金屬層和上述第二金屬層同時暴露在上述氫等離子體氣氛中。
[0029]另外，本發(fā)明的半導體裝置的制造方法的特征在于，在上述的發(fā)明中，在上述第一形成工序中，進行在上述半導體基板的正面形成第一金屬層作為上述過渡金屬層的工序，然后進行在上述半導體基板的背面形成第二金屬層作為上述過渡金屬層的工序。另外，在上述第一形成工序之后且在上述等離子體處理工序之前，以覆蓋上述第二金屬層的表面的方式進行配置包括除過渡金屬以外的材料的屏蔽基板的屏蔽工序。而且，在上述等離子體處理工序中，在利用上述屏蔽基板覆蓋了上述第二金屬層的狀態(tài)下，將上述半導體基板暴露在上述氫等離子體氣氛中。例如，優(yōu)選上述屏蔽基板的原材料是石英。
[0030]另外，本發(fā)明的半導體裝置的制造方法的特征在于，在上述的發(fā)明中，在上述第一形成工序中，以