成欧姆接触的镍层40的表面的氧化膜被还原的时间之差，仅加热镍层40，且能够防止对MOS栅极结构施加多余的热。
[0113]对于氮化钛层38而言，通过使来自镍层40的发热向膜面方向热传导，从而作为防止热通过层间绝缘膜37到达MOS栅极结构(特别是栅极绝缘膜35)的热阻挡层发挥作用。因此，能够进一步防止MOS栅极结构被加热。在钛层39的表面的氧化膜被还原的时间与镍层40的表面的氧化膜被还原的时间之差充分存在的形况下，可以不形成氮化钛层38。即使是由铝或硅构成的金属，或者含有这些金属中的I中以上作为主要成分的合金来代替氮化钛层38也能够作为热阻挡层发挥作用。
[0114]接下来，通过以与镍硅化物层40a接触的方式将例如由铝(Al)构成的电极焊盘(未图示)埋入到接触孔，从而完成正面电极。其后，形成晶片正面侧的钝化膜等剩余的元件结构(未图示)、在晶片背面依次堆积镍层41和钛层42而成的背面电极等，并切断(切割)成芯片状，据此完成M0SFET。氮化钛层38和钛层39不会对元件特性带来不良影响，因此可以保留于作为完成后的产品的半导体装置中。在形成背面电极的情况下，也可以利用与在上述的晶片正面形成欧姆接触的情况相同的方法形成背面电极。另外，可以同时形成晶片正面侧的欧姆接触(镍硅化物层40a)和晶片背面侧的欧姆接触(背面电极)。
[0115]接下来，对基于等离子体处理的各过渡金属层的温度曲线进行说明。图11是表示基于等离子体处理的各过渡金属层的温度曲线的特性图。在根据上述的实施方式4的半导体装置的制造方法制作MOSFET时，对暴露在氢等离子体时的镍层40、氮化钛层38和钛层39(在图11分别表示为N1、TiN和Ti)的温度曲线进行了验证，将结果示于图11。在图11中示出在输送半导体晶片时，通过暴露在大气中而在镍层40和钛层39的表面形成自然氧化膜的状态下进行等离子体处理时的温度曲线。在等离子体处理中，在腔内以1sccm的流量导入几乎100%的纯度的氢(H2)气体，并减压到25Pa左右之后，供给1000W的微波电力而生成了微波等离子体。应予说明，图11的纵轴所示的温度是通过放射温度计得到的测定值，因此各金属的相对温度是准确的，然而与各金属的实际的上升温度是多少有些不同的测定值。
[0116]根据图11所示的结果，可确认等离子体处理开始(箭头A的起点)后，镍首先发热，在10秒钟左右例如被加热到800°C左右的高温。即，可知由于形成与碳化硅半导体部的欧姆接触，所以镍层40的表面的氧化膜被还原的时间最短。另一方面，确认到氮化钛的加热开始是在从镍的加热开始大约20秒后进行，钛的加热开始是在从镍的加热开始大约40秒后进行。即，可知防止对MOS栅极结构施加多余的热的钛层39的表面的氧化膜被还原的时间最长。
[0117]如以上所说明，根据实施方式4，能够获得与实施方式I同样的效果。另外，根据实施方式4，通过用钛层覆盖MOS栅极结构，且在钛层的表面的氧化膜的还原反应结束之前或结束的时刻使等离子体处理结束，能够防止氢等离子体气氛中的氢自由基到达MOS栅极结构，并且能够防止MOS栅极结构被加热。因此，能够进一步防止元件特性劣化。
[0118]以上，本发明不限于上述的各实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。另外，在上述的各实施方式中，以使用碳化硅基板的情况为例进行了说明，但在使用硅的半导体基板(硅基板)中也可以起到相同的效果。应予说明，使用硅基板时，氢自由基进行吸附而成为氢分子时释放的键能引起的过渡金属层的发热温度是基于硅基板的状态、过渡金属层的熔点等而进行设定。另外，在上述的各实施方式中，以具备MOS栅极结构的半导体装置为例进行了说明，但不限于此，例如能够适用于因绝缘膜、半导体部等得到加热而元件特性可能改变的元件结构的半导体装置。
[0119]产业上的可利用性
[0120]如上所述，本发明的半导体装置的制造方法尤其对于在使用碳化硅半导体的半导体器件等中使用的功率半导体装置有用。
【主权项】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括: 第一形成工序，在半导体基板的表面形成元件结构； 第二形成工序，在所述半导体基板的至少一个面形成与所述半导体基板接触的过渡金属层；以及 等离子体处理工序，通过在利用微波形成的氢等离子体气氛中暴露形成有所述过渡金属层的状态的所述半导体基板，从而使所述过渡金属层发热， 在所述等离子体处理工序中，通过来自所述过渡金属层的热传导将所述半导体基板的与所述过渡金属层接触的部分加热，在所述过渡金属层与所述半导体基板的界面形成所述过渡金属层与所述半导体基板反应而成的欧姆接触。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述第二形成工序中，所述半导体基板的形成了所述过渡金属层的面是与在所述第一形成工序中形成了所述元件结构的面相同的面， 还包括第三形成工序，在所述第一形成工序之后，所述第二形成工序之前，以覆盖所述元件结构的方式形成金属层， 在所述第三形成工序中，在所述金属层的表面形成结合稳固的氧化膜，所述结合稳固的氧化膜在所述等离子体处理工序时比所述过渡金属层的表面的氧化膜还花费时间来还原， 在所述第二形成工序中，在所述半导体基板的除了配置有所述元件结构的部分以外的部分形成与所述半导体基板接触的所述过渡金属层， 在所述等离子体处理工序中，通过使形成有所述金属层和所述过渡金属层的状态的所述半导体基板暴露在所述氢等离子体气氛中，从而使所述金属层的表面的结合稳固的氧化膜还原的同时使所述过渡金属层发热，并在所述金属层的表面的结合稳固的氧化膜的还原结束之前或结束的同时使所述等离子体处理工序结束。3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述第一形成工序之后，所述第三形成工序之前，以覆盖所述元件结构的方式形成由防止来自所述过渡金属层的热传导的金属构成的阻挡层， 在所述第三形成工序中，在所述阻挡层上形成所述金属层。4.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述金属层由钛构成。5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述过渡金属层是由镍或钨构成的金属层，或者是包含镍、钛、钨、钼、钽和银中的I种以上作为主要成分的合金层。6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述元件结构是由金属-氧化膜-半导体构成的绝缘栅结构。7.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述第二形成工序中所述半导体基板的形成了所述过渡金属层的面是相对于在所述第一形成工序中形成了所述元件结构的面相反侧的面， 还包括第四形成工序，在所述第一形成工序之后，所述第二形成工序之前，在相对于所述半导体基板的形成了所述元件结构的面相反侧的面形成预定的图案。8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述预定的图案具有通过机械加工或化学加工而形成的凹凸形状的阶梯差， 所述阶梯差的侧壁与相对于所述半导体基板的形成了所述元件结构的面相反侧的面所成的角度为45度以上且75度以下。
【专利摘要】首先，以覆盖MOS栅极结构上的层间绝缘膜(37)的方式形成钛层(39)。接下来，形成与源极区(33)接触的镍层(40)。接着，通过在利用微波形成的氢等离子体气氛中暴露整个碳化硅晶片，从而利用氢自由基使镍层(40)发热而进行加热。此时，钛层(39)进行表面的氧化膜的还原而不发热。因此，通过来自镍层(40)的热传导而仅加热镍层(40)的正下方的源极区(33)。这样，在碳化硅晶片与镍层(40)的界面形成硅化物层，从而能够形成接触电阻低的欧姆接触。另外，由于MOS栅极结构不被加热，所以能够防止元件特性劣化。另外，即使在形成背面电极(41，42)时，也同样地利用氢等离子体处理。
【IPC分类】H01L21/28
【公开号】CN105518829
【申请号】CN201480048546
【发明人】井口研一, 中泽治雄, 中嵨经宏, 荻野正明, 立岡正明
【申请人】富士电机株式会社
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年4月18日
【公告号】DE112014003614T5, US20160189969, WO2015159436A1