半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知在使用了碳化硅(SiC)半导体的半导体器件(碳化硅半导体装置)中，通过热处理(退火)形成碳化硅半导体部与过渡金属层(电极)的欧姆接触(电接触部)。用于形成碳化硅半导体部与过渡金属层的欧姆接触的热处理温度达到1000°c以上程度的高温。作为热处理方法，有炉退火、激光退火、灯退火等。参照图12?图15对例如在半导体基板的两个面具有电极的垂直型器件的热处理进行说明。
[0003]在垂直型器件中，需要在半导体基板的两个面形成与各电极的接触部。因此，如图12?15所示，在形成半导体正面侧的元件结构102之后，在形成基板背面侧的背面接触电极103的状态下进行热处理。图12是示意地表示炉退火时的现有的垂直型器件的状态的截面图。在炉退火104中，可以均匀地加热整个背面接触电极103，但整个半导体基板(半导体晶片)101也同样被加热。因此，存在元件特性、构成材料劣化，或者制造工序的顺序存在限制等问题。由阴影表示的符号103b的区域是退火后的背面接触电极(硅化物层)(在图13?15中也是同样)。
[0004]图13?15是示意地表示激光退火时的现有的垂直型器件的状态的截面图。在激光退火中，如图13所示，在形成正面侧的元件结构102之后，例如，为了降低导通损失，使半导体晶片的厚度变薄，在经薄板化的半导体晶片101的背面形成背面接触电极103。然后，边扫描(由多个箭头表示)聚焦了光点直径的激光105边依次对退火前的背面接触电极103a的预定区域进行照射而进行硅化物化。这样，能够仅对背面接触电极103同样地加热。例如，如图14、图15所示，在半导体晶片101的厚度局部变薄，在元件表面存在凹凸、倾斜的情况下也是同样。
[0005]在图14中示出例如根据沿着成为半导体芯片111的区域间的切割线(未图示)形成的沿深度方向贯穿半导体晶片101的沟槽106，变成成为半导体芯片111的区域的侧面相对于晶片表面以预定角度倾斜的锥形的状态。另外，在图15中示出如下状态:为了防止经薄板化的半导体晶片101因自应力、用于输送晶片的处理而导致破裂，通过例如利用预定深度的沟槽106仅使预定区域1la的厚度变薄，保留其以外的部分1lb的厚度，从而使半导体晶片101的强度得到了提高。
[0006]作为在由碳化硅构成的半导体基板(以下，称为碳化硅基板)形成欧姆接触的方法，提出有如下方法:在碳化硅基板上的接触部蒸镀过渡金属层，并在1000°C的温度下进行2分钟快速加热处理，由此将整个碳化硅基板加热，形成含有大量碳的硅化物接触电极(例如，参照下述专利文献I (第0017段))。
[0007]另外，作为另一方法，提出有如下方法:在硅片形成镍(Ni)层之后，向腔内导入氢(?)气体而使腔内形成氢气气氛，利用加热器将基座(Susceptor)加热到450°C?550°C，以对硅片进行热处理(例如，参照下述专利文献2(第0037?0040段))。在下述专利文献2中，利用进入到镍层中的氢原子来去除镍膜中的杂质，促进晶片的硅原子与镍层的镍原子之间的反应。
[0008]另外，作为另一方法，提出有如下方法:通过溅射而在碳化硅基板上依次形成钛(Ti)层、铝(Al)层和硅层而形成接触电极后，利用激光进行退火，从而将接触电极中所含的钛、铝和硅与碳化硅基板中所含有的硅以及碳进行合金化(例如，参照下述专利文献3(第0042?0044段))。
[0009]另外，作为另一方法，提出有如下方法:在硅基板上依次层叠氧化膜(S12)、由硅构成的量子点以及镍(Ni)薄膜，在60MHz的频率、200W?500W的超高频(VHF:Very HighFrequency)电力的条件下利用5分钟的远程氢等离子体处理而使由量子点和镍薄膜构成的层叠膜成为镍娃化物点(例如，参照下述专利文献4(第0056?0061段))。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2009-177102号公报
[0013]专利文献2:日本特开2011-066060号公报
[0014]专利文献3:日本特开2012-099599号公报
[0015]专利文献4:日本再公表2009-118783号公报
【发明内容】
[0016]技术问题
[0017]然而，在上述专利文献1、2中，无法仅对形成欧姆接触的部分(即过渡金属层、基板与过渡金属层的界面)进行加热，整个基板(整个元件)同样被加热。因此，如上所述，存在半导体部与栅极绝缘膜的界面特性、构成元件的材料劣化的可能性。另外，在用于形成欧姆接触的热处理之前，无法形成由耐热温度比该热处理温度低的材料构成的构成部。例如由树月旨、铝等低熔点金属构成的构成部将在用于形成欧姆接触的热处理后形成。
[0018]在上述专利文献3中，通过聚焦激光105的光点直径，能够选择性地加热预定区域(参照图13?图15)，因此能够消除上述专利文献1、2中产生的上述问题。然而，在从聚焦激光105的透镜(未图示)到激光105的照射位置的距离产生偏差的情况下，加热效率降低。因此，如图14、15所示，向与相对于晶片表面倾斜的锥形的沟槽侧壁或几乎正交于晶片表面的陡峭的芯片侧壁照射激光105等，由于在元件表面存在凹凸而从聚焦激光105的透镜到照射位置的距离在整个背面接触电极103a不恒定的情况下，需要以对应于各照射位置的条件来照射激光105，因此生产量可能降低。
[0019]另外，在上述专利文献3中，由于激光照射的位置偏移等，所以可能产生照射不均而接触电阻产生偏差，或配置在过渡金属层的周围的过渡金属层以外的构成部(例如栅极绝缘膜等)被加热而导致元件特性劣化。另外，过渡金属层的表面积小于与激光的光点直径对应的面积的情况下，存在无法仅对过渡金属层选择性地加热的问题。
[0020]另外，例如在深度方向形成贯穿半导体晶片的沟槽的情况下，在沟槽底部露出载置半导体晶片的工作台、支撑半导体晶片的支撑基板以及粘接剂。在该状态下，如上述专利文献I?3那样进行炉退火、激光退火时，有可能使暴露在沟槽底部的部件劣化，发生排气、颗粒，或者固化等不良情况。
[0021]在上述专利文献4中，无论元件表面有无凹凸、过渡金属层的图案如何，由于通过远程氢等离子体处理而仅使过渡金属层发热，所以能够仅对过渡金属层同样地加热。然而，在上述专利文献4中，为了延长氢原子的寿命而降低压力，因此无法形成高密度等离子体。因此，存在氢原子密度变低，无法进行快速加热的问题。实际上，由于以200W?500W这样的低的电力长时间进行等离子体处理，所以在等离子体处理中，过渡金属层的发热通过热传导而加热过渡金属层以外的构成部(例如整个元件)，可能导致元件特性劣化。
[0022]为了消除上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供能够形成接触电阻低的欧姆接触，且能够防止元件特性劣化的半导体装置的制造方法。
[0023]技术方案
[0024]为了解决上述课题，实现本发明的目的，本发明的半导体装置的制造方法具有如下特征。首先，进行在半导体基板的表面形成元件结构的第一形成工序。接下来，进行在上述半导体基板的至少一个面形成与上述半导体基板接触的过渡金属层的第二形成工序。接下来，通过在利用微波形成的氢等离子体气氛中暴露形成有上述过渡金属层的状态的上述半导体基板，从而使上述过渡金属层发热的等离子体处理工序。并且，在上述等离子体处理工序中，通过来自上述过渡金属层的热传导将上述半导体基板的与上述过渡金属层接触的部分加热，在上述过渡金属层与上述半导体基板的界面形成由上述过渡金属层与上述半导体基板反应而成的欧姆接触。
[0025]另外，对于本发明的半导体装置的制造方法而言，在上述的发明中，还具备如下特征。在上述第二形成工序中上述半导体基板的形成了上述过渡金属层的面是与在上述第一形成工序中形成了上述元件结构的面相同的面，并且进行在上述第一形成工序之后，上述第二形成工序之前，以覆盖上述元件结构的方式形成金属层的第三形成工序。在此，在上述第三形成工序中，在上述金属层