半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，人们对半导体设备提出了小型化和/或对于在高温环境下驱动的耐高温性能的要求。与之相伴，代替现有的使用硅(Si)半导体的半导体设备，使用碳化硅(SiC)半导体的半导体设备(以下称为碳化硅半导体装置)的研宄在急速发展。碳化硅半导体与硅半导体相比具有融点高、杂质的扩散系数小等的特点。
[0003]对于制备(制造)碳化硅半导体装置而言，例如，为了形成碳化硅半导体和金属电极膜的欧姆接合等，需要在用于使导入碳化硅半导体的杂质活化的超过1000°c的温度下进行高温退火(高温热处理)。例如，作为用于形成碳化硅半导体和金属电极膜之间的欧姆接触的退火(接触退火)，已知有使用退火炉的炉退火和/或快速热退火(RTA，rapid thermalanneal)。
[0004]关于根据炉退火和/或RTA的现有的碳化硅半导体装置的制造方法，以绝缘栅型场效应晶体管(以下称为SiC-MOSFET)为例进行说明。图10?图15是表示现有的SiC-MOSFET在制造过程中的状态的剖面图。首先，如图10所示，在为n+漏区的η +碳化硅半导体基板(以下称为n+SiC基板)101的正面上，生长作为n_漂移区的n _SiC外延层102。
[0005]接下来，如图11所示，离子注入P杂质，在n_SiC外延层102的表面层选择性地形成P基区103。接下来，如图12所示，依次进行η杂质的离子注入以及P杂质的离子注入，在P基区103的表面层选择性地形成η+源区104以及ρ+接触区105。接下来，通过1600°C左右的高温退火，使P基区103、n+源区104以及p+接触区105活化。
[0006]接下来，如图13所示，通过在氧化性气体环境中以1000°C的温度进行湿式氧化后，在氢(H2)气环境中以1100 °C左右的温度进行氧化后退火(POA，post oxidat1nannealing)，从而对n_SiC外延层102的表面进行热氧化，并形成栅绝缘膜106。接下来，在栅绝缘膜106上沉积多晶硅(poly-Si)膜后对多晶硅膜进行图形化，在P基区103的被η—漂移区和η +源区104夹住的部分的表面，隔着栅绝缘膜106形成栅电极107。
[0007]接下来，如图14所示，以覆盖栅电极107的方式形成PSG(Phosphorus SiliconGlass，磷硅玻璃)等的层间绝缘膜108。接下来，为了使层间绝缘膜108平坦化(回流)，在800°C左右的温度下进行10分钟左右的退火。接下来，通过蚀刻选择性地去除层间绝缘膜108而形成接触孔，该接触孔用于获得与n+源区104以及P +接触区105的源接触。
[0008]接下来，如图15所示，形成通过接触孔而与n+源区104以及p+接触区105接触的源电极109。并且，与形成源电极109同时，在n+SiC基板101的背面形成漏电极110。接下来，在1000°C左右的温度下进行2分钟左右的接触退火，形成源电极109和碳化硅半导体之间的、以及漏电极110和碳化硅半导体之间的欧姆接触。碳化硅半导体是指在n+SiC基板101和/或n_SiC外延层102形成的各半导体区域。
[0009]接下来，在400 °C的温度下进行I小时的电极沉积后退火(PMA:postmetallizat1n annealing，金属化后退火)，改善栅绝缘膜106和n+SiC基板101的界面特性。此后，接下来以覆盖源电极109的方式形成钝化膜(未图示)，完成SiC-MOSFET。另外，作为替代上述炉退火和/或RTA的其他退火，正在进行激光退火的研宄开发。
[0010]作为通过激光退火对在SiC基板和/或SiC外延层上成膜的金属电极膜进行退火的方法，提出了通过在碳化硅基板上形成金属，对该金属和SiC基板的界面部进行退火，在该处形成金属-SiC材料，并且对SiC基板上的某处不进行退火而不在该处形成金属-SiC材料，从而形成半导体元件的接触的方法(例如，参考下述的专利文献I)。
[0011]并且，作为其他方法，还提案有具备以下工序的方法，即，准备具有基板面的碳化硅基板的工序，以覆盖上述基板面的一部分的方式形成栅绝缘膜的工序，以与上述栅绝缘膜接触并相邻的方式在上述基板面上形成具有Al原子的接触电极的工序，通过用激光对上述接触电极进行退火，而形成具有Al原子的合金的工序，和形成覆盖上述栅绝缘膜的一部分的栅电极的工序(例如，参考下述的专利文献2)。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1:日本特开2012-114480号公报
[0015]专利文献2:日本特开2012-099599号公报
【发明内容】
[0016]技术问题
[0017]然而，在通过上述的炉退火和/或RTA进行高温退火的情况下，具有在n+SiC基板101和/或n_SiC外延层102中激发出缺陷的问题。另外，在具有MOS栅(由金属-氧化膜-半导体构成的绝缘栅)构造的SiC-MOSFET等中，在具有栅绝缘膜106和接触电极(源电极109)之间接触的构造的情况下，在接触退火时，接触电极的金属成分在栅绝缘膜106中扩散，成为产生缺陷的原因。
[0018]并且，在SiC-MOSFET的制造工序中，如上所述，在形成栅绝缘膜106和/或层间绝缘膜108之后，形成源电极109和/或漏电极110，然后，进行1000°C左右的接触退火。在以炉退火和/或RTA进行该接触退火的情况下，由之前的工程形成的栅绝缘膜106整体在高温下被加热而劣化，导致不能确保栅绝缘膜106和碳化硅半导体的密合性。据此，产生耐电荷性的降低等，并产生栅极阈值电压(Vth)特性劣化等的问题。
[0019]并且，为了制作具有3.3kV左右耐压的低损失碳化硅半导体装置，在形成背面电极(漏电极110)前对晶片背面进行研磨，当晶片厚度例如薄化至50 μπι以下程度时，在通过炉退火的接触退火中，当电极熔融并再次固化时，在晶片产生应力，而产生晶片翘曲的问题。即使通过RTA进行接触退火避免了电极熔融，但由于薄化后的晶片上产生由研磨损伤导致的压力，即使是在1000°C温度进行2分钟左右的接触退火也会产生晶体裂纹。因此，具有晶片的薄化困难的问题。
[0020]并且，在上述专利文献1、2中，虽然公开了通过激光退火能够抑制栅氧化膜劣化，但却没有表示针对Vth特性劣化的有效性。并且，在上述专利文献1、2中，仅提到能够定性地进行局部区域的加热，而没有明确示出激光退火的光学系统。例如，本发明的发明者通过锐意研宄发现:在通过由激光退火造成的杂质扩散而形成构成肖特基势皇二极管(SBD)耐压构造的保护环的情况下，通过激光照射引起的温度上升导致覆盖耐压构造的层间绝缘膜劣化，而无法得到稳定的所期望的耐压。
[0021]本发明的目的在于解决上述现有技术的问题点，以提供一种在包括通过激光照射的热处理的制造方法中，能够防止电特性劣化的半导体装置的制造方法。并且，本发明的目的还在于解决上述现有技术的问题点，以提供一种在包括通过激光照射进行的热处理的制造方法中，能够防止晶片翘曲和/或裂纹的半导体装置的制造方法。
[0022]技术方案
[0023]为了解决上述课题，达到本发明的目的，本发明所涉及的半导体装置的制造方法，具有以下特征。首先，进行在半导体基板的表面形成绝缘膜的绝缘膜形成工序。然后，进行选择性地去除上述绝缘膜，使上述半导体基板的表面选择性地露出的工序。接下来，在上述半导体基板的露出的表面形成电极膜的电极膜形成工序。接下来，通过从上述电极膜的表面开始向上述电极膜的图案部分照射激光，而对上述电极膜和上述半导体基板之间的接合部进行退火，从而形成上述电极膜和上述半导体基板之间的欧姆接触的退火工序。
[0024]另外，本发明涉及的半导体装置的制造方法，其特征在于，在上述发明中，在上述退火工序中，使上述激光通过透镜而进行聚光，在上述激光的光斑直径接近衍射极限的状态下，照射上述激光。
[0025]另外，本发明涉及的半导体装置的制造方法，其特征在于，在上述发明中，上述激光的能量密度为1.6J/cm2?2.4J/cm2?
[0026]另外，本发明涉及的半导体装置的制造方法，其特征在于，在上述发明中，上述绝缘