[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置的制造方法。

背景技术

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)的研究在急速发展。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。

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℃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 thermal anneal)。

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n⁺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。

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n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n⁺源区104以及p⁺接触区105。接下来，通过1600℃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。

接下来，如图13所示，通过在氧化性气体环境中以1000℃的温度进行湿式氧化后，在氢(H₂)气环境中以1100℃左右的温度进行氧化后退火(POA，post oxidation annealing)，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n^-漂移区和n⁺源区104夹住的部分的表面，隔着栅绝缘膜106形成栅电极107。

接下来，如图14所示，以覆盖栅电极107的方式形成PSG(Phosphorus Silicon Glass，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℃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。

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℃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。

接下来，在400℃的温度下进行1小时的电极沉积后退火(PMA：post metallization 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究开发。

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1)。