半导体装置的制造方法_4

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,因此能够通过覆盖镍层18的整个表面的钛层23的发热进行热传导来均匀地加热镍层18。
[0112]另外,由于镍层18会因熔融而导致凝集、蒸发,因此在被硅化而成为镍硅化物层18a时可能发生破裂和/或部分的空间不均。另一方面,熔点比镍层18更高的钛层23不熔解而残留,作为覆盖镍层18的整个表面的覆盖层发挥功能。因此,通过利用钛层23来覆盖镍层18的表面,能够防止在镍硅化物层18a发生破裂和/或部分的空间不均。即,通过利用钛层23来覆盖镍层18的表面,能够对镍层18进行均匀地加热,并且能够抑制镍层18的凝集、蒸发。在形成了钨层和/或钼层而代替钛层23的情况下,也同样地获得作为覆盖层的效果。利用后述的实施方式6对使用钨层作为覆盖层的构成进行说明。
[0113]另外,在形成镍硅化物层18a时,因碳化硅半导体部中的硅原子与镍层18结合而产生的剩余的碳原子与钛层23中的钛原子结合。因此,能够抑制碳的析出和/或凝集在镍硅化物层18a中。等离子体处理后的钛层23作为电极层可能不呈现良好的状态,成为背面电极的剥离和/或电特性的劣化(接触电阻的降低)等的原因。因此,在等离子体处理后除去钛层23。接着,如图9所示,与实施方式I同样地在镍硅化物层18a的表面形成依次层叠有钛层、镍层和金(Au)层而成的金属层叠膜19,由此完成背面电极。
[0114]在上述的实施方式2的半导体装置的制造方法中,形成欧姆接触的碳化硅基板的主面可以是例如碳化硅的四层周期性六方晶系(4H-SiC)的(OOO-1)C面,也可以是(OOOl)Si面。在(OOO-1)C面,与具有其它面方位的结晶面相比碳易于析出,因此在(OOO-1)C面形成的欧姆接触(镍硅化物层18a)更加不易受到碳的不良影响。因此,抑制因碳化硅基板中的碳原子导致的不良影响波及这样的效果在(OOO-1)C面形成镍硅化物层18a的情况下最显著地呈现。
[0115]另外,也可以不形成镍层18,而在碳化硅基板的背面仅形成钛层23。在这种情况下,氢等离子体气氛中的氢原子22吸附到钛层23,仅钛层被加热,形成成为与碳化硅基板的欧姆接触的钛硅化物层。钛也与碳进行反应,因此在使用钛层23的情况下,不易发生剩余的碳原子的凝集。因此,与形成包括镍层18的镍硅化物层18a的情况相比,能够更加抑制因剩余的碳原子导致的不良影响的产生。另一方面,包括镍层18的镍硅化物层18a与包括钛层23的钛硅化物层相比能够进一步降低接触电阻。因此,优选按照设计条件选择用于形成硅化物层的过渡金属层。
[0116]以上,如所说明的那样,根据实施方式2,能够获得与实施方式I相同的效果。
[0117](实施方式3)
[0118]接着,以形成MOSFET的情况为例对实施方式3的半导体装置的制造方法进行说明。图10是示出实施方式3的半导体装置在制造过程中的状态的截面图。实施方式3的半导体装置的制造方法与实施方式I的半导体装置的制造方法的不同之处在于,在碳化硅基板的两面分别形成了镍层17、镍层18的状态下,并在以与基板背面侧的镍层18的整个表面接触的方式配置了石英基板24的状态下将整个碳化硅基板(整个元件)暴露在氢等离子体气氛中。
[0119]具体来说,首先,如图10所示,与实施方式I同样地进行直到在碳化硅基板的两面分别形成镍层17、镍层18为止的工序。接着,以与基板背面侧的镍层18的整个表面接触的方式配置石英基板24。接着,将石英基板24与镍层18的整个表面接触的状态下的整个碳化硅基板暴露在氢等离子体气氛中。氢原子21被石英基板24遮蔽,不会到达基板背面侧的镍层18,因此基板背面侧的镍层18不发热。
[0120]另一方面,基板正面侧的镍层17被暴露在氢等离子体气氛中,因此通过在氢等离子体气氛中的氢原子21吸附而成为氢分子时释放出的结合能而对其加热。因此,例如在直到用于在基板正面侧形成欧姆接触的等离子体处理为止的工序中已经完成了背面电极的情况下,因氢原子21导致的影响不会施加到基板背面侧的镍层18,能够仅使基板正面侧的镍层17发热而进行加热。
[0121]S卩,通过该等离子体处理,仅在基板正面侧形成镍硅化物层17a。然后,与实施方式I同样地通过形成包括铝的电极衬垫(未图示)等,来完成正面电极。也可以使用不吸附氢原子21那样的除了过渡金属以外的金属板和/或硅基板来代替石英基板24。从防止污垢向镍层18附着等理由考虑,优选使用石英基板24。
[0122]以上,如所说明的那样,根据实施方式3,能够获得与实施方式I相同的效果。
[0123](实施方式4)
[0124]接着,以形成MOSFET的情况为例对实施方式4的半导体装置的制造方法进行说明。图11是示出实施方式4的半导体装置在制造过程中的状态的截面图。实施方式4的半导体装置的制造方法与实施方式3的半导体装置的制造方法的不同之处在于,将分别形成在碳化硅基板的两面的镍层17、镍层18同时暴露在氢等离子体气氛中。即,基板背面侧的镍层18不被石英基板覆盖。
[0125]具体来说,例如,可以在形成了镍层17、镍层18的状态下将碳化硅晶片收纳于带缝隙的晶片盒(未图示),并使其暴露在氢等离子体气氛中。将分别形成在基板两面的镍层17、镍层18同时暴露在氢等离子体气氛中,由此能够使镍层17、镍层18同时发热而进行加热,在基板两面分别形成镍硅化物层17a、镍硅化物层18a。由于能够通过一个工序进行用于在基板两面分别形成欧姆接触的等离子体处理,因此能够简化制造工序。
[0126]以上,如所说明的那样,根据实施方式4,能够获得与实施方式I相同的效果。
[0127](实施方式5)
[0128]接着,对实施方式5的半导体装置的制造方法进行说明。图12是示出实施方式5的半导体装置的制造方法的概要的流程图。图13?图17是示出实施方式5的半导体装置在制造过程中的状态的截面图。实施方式5的半导体装置的制造方法与实施方式I的半导体装置的制造方法的不同之处在于,形成包括硅的过渡金属层作为为了形成欧姆接触而在碳化硅基板上形成的过渡金属层。在此,作为包括硅的过渡金属层,例如以形成包括硅的镍层(以下,称为镍-硅(N1-Si)层)34的情况为例进行说明。
[0129]具体来说,首先,如图13所示,在碳化硅基板31的正面形成层间绝缘膜32。接着,形成在深度方向上贯通层间绝缘膜32而到达碳化硅基板31的接触孔33(步骤SI)。接着,如图14所示,通过溅射法和/或蒸镀法等在碳化硅基板31的正面,以埋入到接触孔33的方式形成镍-硅层34(步骤S2)。镍-硅层34可以以例如10%以上且60%以下的比例含有硅。其理由是因为,能够如后述那样抑制因碳化硅基板中的碳原子而导致的不良影响波及。镍-硅层34中的硅的含有率根据例如等离子体处理条件、碳化硅基板31的状态(例如杂质浓度等)而进行各种改变。另外,镍-硅层34不是必须为合金,也可以是镍膜与硅膜的多层结构。
[0130]接着,如图15所示,通过光刻和蚀刻使镍-硅层34图案化,使镍-硅层34残留在接触孔33的内部(步骤S3)。接下来,如图16所示,通过溅射法和/或蒸镀法等在碳化硅基板31的背面形成镍-硅层35(步骤S4)。接着,如图17所示,例如,进行将在两面分别形成了镍-硅层34、镍-硅层35的状态的整个碳化硅基板31(整个元件)与实施方式I同样地暴露在氢等离子体气氛中的等离子体处理(热处理)。
[0131]通过被暴露在氢等离子体气氛中,从而利用氢等离子体气氛中的氢原子(未图示)吸附而成为氢分子时的结合能的释放仅加热镍-硅层34、镍-硅层35。然后,通过来自镍-硅层34、镍-硅层35的热传导,将碳化硅基板31的直接在镍-硅层34,35下方的部分加热。由此,镍-硅层34、镍-硅层35被硅化,形成成为与碳化硅半导体部的欧姆接触的硅化物层36(步骤S5)。
[0132]在上述步骤S2、步骤S4中,可以形成包括硅的其它过渡金属(可硅化的例如钛、钨、钼(Mo)、钴(Co)等)层来代替镍-硅层34、镍-硅层35。另外,上述步骤S3的镍-硅层34的图案化也可以在上述步骤S5的热处理之后进行。上述步骤S5的热处理优选在使碳化硅基板31中的硅原子不向镍-硅层34、镍-硅层35扩散的条件下进行。另外,上述步骤S5的热处理可以应用例如实施方式3而在单面进行,也可以应用实施方式4而在双面同时进行。
[0133]另外,在上述步骤S5的热处理中,只要能够促进镍-硅层34、镍-硅层35的硅化而形成具有预定接触电阻的硅化物层36即可,在如以往那样进行了炉退火、激光退火、灯退火、感应加热等其它热处理情况下也可获得相同的效果。在通过现有方法来进行热处理的情况下,例如作为来自外部的感应加热时的发热体,可以在镍-硅层34、镍-硅层35上配置纯金属(磁性体)。
[0134]接着,对通过上述的实施方式5的半导体装置的制造方法所制造的半导体装置的欧姆接触(硅化物层36)附近的结晶结构进行说明。图18是示意性地示出通过实施方式5的半导体装置的制造方法所制造的半导体装置的欧姆接触附近的结晶结构的截面图。图19是示意性地示出通过现有的半导体装置的制造方法所制造的半导体装置的欧姆接触附近的结晶结构的截面图。在图18中示出了实施方式5的半导体装置的基板背面侧的欧姆接触(包括镍-硅层35的硅化物层36)附近30的结晶结构,但基板正面侧的欧姆接触(包括镍-硅层34的硅化物层36)也具有同样的结晶结构。以下,以基板背面侧的欧姆接触附近30的结晶结构为例进行说明。在图19中,示出通过上述的在图23?图28所示的现有的半导体装置的制造方法所制造的半导体装置的基板背面侧的欧姆接触附近10
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