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，众所周知在使用了硅(Si)半导体和/或碳化硅(SiC)半导体的半导体器件(半导体装置)中，通过热处理(退火)来形成半导体部与过渡金属层(电极)的欧姆接触(电接触部)。接下来，以在包括碳化硅的半导体基板(以下，称为碳化硅基板)上形成包括镍(Ni)的接触电极的情况为例对现有的在半导体装置中形成欧姆接触的方法进行说明。
[0003]图23是示出现有的半导体装置的制造方法的概要的流程图。图24?28是示出现有的半导体装置在制造过程中的状态的截面图。首先，如图24所示，在碳化硅基板101的正面形成层间绝缘膜102。接着，在深度方向上形成贯通层间绝缘膜102而到达碳化硅基板101的接触孔103(步骤S101)。接着，如图25所示，通过溅射法、蒸镀法等，以埋入到接触孔103的方式在碳化硅基板101的正面形成纯度几乎为100%的镍层(以下，称为纯镍层)104(步骤S102)。
[0004]接着，如图26所示，通过光刻和蚀刻使纯镍层104图案化，并使纯镍层104残留在接触孔103的内部(步骤S103)。接下来，如图27所示，通过溅射法和/或蒸镀法等在碳化硅基板101的背面形成纯镍层105(步骤S104)。接着，如图28所示，通过900°C以上的温度的热处理使碳化硅基板101与纯镍层104、纯镍层105反应而形成硅化物层106(步骤S105)。作为步骤SI 05的热处理方法，已知有炉退火、激光退火、灯退火、感应加热等。
[0005]作为形成这样的欧姆接触的方法，提出了如下方法:具备在包括硅半导体的半导体基板(以下，称为硅基板)的表面上堆积过渡金属层的工序以及对过渡金属层进行热处理的工序，在热处理工序中，通过在400°C?750°C的温度下进行30秒?90秒钟的热处理来对整个硅基板进行加热的方法(例如，参照下述专利文献I)。
[0006]另外，作为另一方法，提出了如下方法:将过渡金属层蒸镀在碳化硅基板上的触点，通过在1000°C的温度下进行2分钟的快速加热处理来对整个碳化硅基板进行加热，从而形成含碳高的硅化物电极(例如，参照下述专利文献2(第0017段))。
[0007]另外，作为另一方法，提出了如下方法:在硅晶片形成镍层之后，向腔室内导入氢(H2)气而使腔室内处于氢气氛，通过加热器将基座加热到450°C?550°C，从而对硅晶片进行热处理(例如，参照下述专利文献3(第0037?0040段))。
[0008]另外，作为另一方法，提出了如下方法:通过溅射在碳化硅基板上依次形成钛(Ti)层、铝(Al)层和硅层，从而形成接触电极，之后通过利用激光的光进行退火，使接触电极中所含有的钛、铝和硅与碳化硅基板中所含有的硅和碳进行合金化(例如，参照下述专利文献4(第0042 ?0044段))。
[0009]另外，作为另一方法，提出了如下方法:在硅基板上依次层叠氧化膜(S12)、包括硅的量子点以及镍(Ni)薄膜，通过以60MHz的频率、200W?500W的高频(VHF: Very HighFrequency)电力进行5分钟的远程氢等离子体处理使包括量子点和镍薄膜的层叠膜成为硅化镍(NiSi)点(例如，参照下述专利文献5 (第0056?0061段)和下述非专利文献I)。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2012-246216号公报
[0013]专利文献2:日本特开2009-177102号公报
[0014]专利文献3:日本特开2011-066060号公报
[0015]专利文献4:日本特开2012-099599号公报
[0016]专利文献5:日本再公表2009-118783号公报
[0017]非专利文献
[0018]非专利文献1:牧原克典(K.Makihara)，共5位，由远程出等离子体处理引起的在Si〇2上的Ni纳米点的自组装形成及其电学充电特性(Self-Assembling Format1n of NiNanodots on S1O2 Induced by Remote fePlasma Treatment and Their ElectricalCharging Characteristics)，应用物理的日文期刊(Japanese Journal of AppliedPhysics)，应用物理学会，2008年4月，第47卷，第4号，第3099-3102页
【发明内容】
[0019]技术问题
[0020]但是，在上述专利文献I?3中，无法仅对形成欧姆接触的部分(即过渡金属层和/或基板与过渡金属层的界面)进行加热，而是使整个基板(整个元件)同样被加热。例如，在形成碳化硅半导体部与过渡金属层的欧姆接触的情况下，如上述那样在1000°C以上的高温下进行热处理。因此，半导体部与栅绝缘膜的界面特性和/或构成元件的材料可能会劣化。在上述专利文献4中，由于在缩小了光斑直径的状态下照射激光而对预定区域进行选择性地加热，因此能够解决在上述专利文献I?3中产生的上述问题。
[0021]但是，在上述专利文献4中，要求从使激光汇聚的透镜到过渡金属层的表面为止的距离对于过渡金属层的整个表面均相等。即，要求是元件表面平坦且无凹凸的元件结构。因此，在因沟槽侧壁和/或芯片侧壁设置有过渡金属层等而导致从使激光汇聚的透镜到过渡金属层的表面为止的距离不恒定的情况下，需要在与各配置对应的条件下进行激光照射，因此无法同时对整个过渡金属层进行加热，产量可能降低。
[0022]进一步地，在上述专利文献4中，通过激光照射对预定区域进行选择性地加热，因此激光的照射位置和/或照射轨迹等程序控制变得复杂。另外，可能会因激光照射的位置偏离等发生照射不均匀而接触电阻不一致，或者配置在过渡金属层周围的除了过渡金属层以外的构成部分(例如栅绝缘膜等)被加热，而导致元件特性劣化。另外，在过渡金属层的表面积比与激光的光斑直径对应的面积更小的情况下，存在无法仅对过渡金属层进行选择性加热的问题。
[0023]在上述专利文献5中，无论元件表面有无凹凸或过渡金属层的图案如何，均通过远程氢等离子体处理而仅使过渡金属层发热，因此能够仅对过渡金属层均匀加热。因此，能够解决在通过激光照射而对过渡金属层进行选择性加热时产生的上述问题。但是，在上述专利文献5和上述非专利文献I中，为了增大氢原子的平均自由工序且延长寿命而降低压力，因此无法制作高密度等离子体。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，在上述专利文献5中，以200W?500W的低电力长时间进行等离子体处理，在等离子体处理中，通过来自过渡金属层的热传导使除了过渡金属层以外的构成部分(例如整个元件)被加热，元件特性可能会发生劣化。
[0024]本发明为了解决现有技术中的上述问题，目的在于提供一种能够形成接触电阻低的欧姆接触，并且能够防止元件特性劣化的半导体装置的制造方法。
[0025]技术方案
[0026]为了解决上述的问题，实现本发明的目的，本发明的半导体装置的制造方法具有以下特征。首先，进行在半导体基板的表面形成过渡金属层的第一形成工序。接着，进行等离子体处理工序:通过将形成有上述过渡金属层的状态的上述半导体基板暴露在利用微波形成的氢等离子体气氛中，从而使上述过渡金属层发热。这时，氢原子或氢自由基(以下，统称为氢原子)仅吸附到上述过渡金属层，在成为氢分子时释放出结合能。通过该能量仅将上述过渡金属层的表面加热。而且，在上述等离子体处理工序中，利用上述氢原子成为上述氢分子时释放出的上述结合能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上述过渡金属层与上述半导体基板反应而成的欧姆接触。
[0027]另外，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，在上述的发明中，还进行在上述第一形成工序之前，在上述半导体基板上形成熔点比上述过渡金属层更低的金属层的第二形成工序。而且，在上述第一形成工序中，形成覆盖上述金属层的上述过渡金属层。在上述等离子体处理工序中，通过将形成有上述金属层和上述过渡金属层的状态的上述半导体基板暴露在上述氢等离子体气氛中，从而使上述过渡金属层发热，通过来自上述过渡金属层的热传导对上述金属层进行加热。
[0028]另外，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，在上述的发明中，在上述第一形成工序中，进行在上述半导体基板的正面形成第一金属层作为上述过渡金属层的工序，然后进行在上述半导体基板的背面形成第二金属层作为上述过渡金属层的工序。而且，在上述等离子体处理工序中，将上述第一金属层和上述第二金属层同时暴露在上述氢等离子体气氛中。
[0029]另外，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，在上述的发明中，在上述第一形成工序中，进行在上述半导体基板的正面形成第一金属层作为上述过渡金属层的工序，然后进行在上述半导体基板的背面形成第二金属层作为上述过渡金属层的工序。另外，在上述第一形成工序之后且在上述等离子体处理工序之前，以覆盖上述第二金属层的表面的方式进行配置包括除过渡金属以外的材料的屏蔽基板的屏蔽工序。而且，在上述等离子体处理工序中，在利用上述屏蔽基板覆盖了上述第二金属层的状态下，将上述半导体基板暴露在上述氢等离子体气氛中。例如，优选上述屏蔽基板的原材料是石英。
[0030]另外，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，在上述的发明中，在上述第一形成工序中，以