[发明专利]半导体元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在碳化硅(SiC)基板上形成欧姆电极的半导体元件的制造方法。

背景技术

作为半导体功率器件用的半导体材料，带隙比硅的带隙更宽的SiC受到关注。使用了SiC的肖特基势垒二极管、MOSFET、JFET等功率半导体器件得到实用化。与Si相比，SiC难以制作缺陷较少的晶片。因此，形成于SiC晶片上的缺陷较少的外延层用作漂移层。外延层的厚度根据所需要的耐压而被设定。与使用Si时相比，在使用SiC作为漂移层的情况下，以约1/10的厚度即可确保相同的耐压。例如，利用由厚度为10μm的SiC构成的外延层，能够确保与厚度为100μm的Si晶片相同程度的耐压。

在肖特基势垒二极管中，在外延层的表面形成阳极。在开关元件中，在外延层的表面形成具有开关功能的元件结构。作为外延层的基底的SiC晶片作为外延层的支承基板而发挥作用。为了降低通电损失，优选将SiC晶片设为较薄。若在外延层的表面形成元件结构之前将SiC晶片设为较薄，则由于工艺中的破损或翘曲，难以形成元件结构。因此，优选在外延层的表面形成元件结构之后磨削SiC晶片而使其变薄。

在变薄的SiC晶片的背侧的表面形成欧姆电极。若在形成欧姆电极时应用激光退火，则与通过电炉进行退火的情况相比，能够减少对形成于前侧的表面上的元件结构的热影响。作为欧姆电极，使用硅化镍等金属硅化物。

在下述专利文献1中公开有一种在SiC基板上形成硅化镍及硅化钛的方法。在专利文献1所公开的方法中，通过对形成于SiC基板上的镍膜或钛膜以不使其熔融的条件进行激光退火，从而形成欧姆电极。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-123589号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

由于镍(Ni)的熔点比钛(Ti)的熔点低，因此若使Ni膜与SiC基板之间的界面的温度上升至Ni的硅化反应温度，则Ni膜的表面温度会上升至熔点附近。找出不使镍膜的表面熔融且使镍膜与SiC基板之间的界面的温度成为Ni的硅化反应温度以上的退火条件是困难的。本发明人发现，在SiC基板上形成Ti硅化物膜时，若将脉冲宽度设为过短，则有时无法以不使Ti膜熔融的条件形成Ti硅化物膜。

本发明的目的在于提供一种在不使形成于SiC基板上的金属膜熔融即可形成金属硅化物膜的激光退火条件下进行退火，从而制造半导体元件的方法。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的一种观点，提供一种半导体元件的制造方法，该方法具有：

在由碳化硅制成的基板的第1表面上形成含有选自由钛、钨、钼及铬构成的组中的至少一种金属的金属膜的工序；及

对所述金属膜照射波长为330nm～370nm范围内的脉冲激光束，使得在所述基板与所述金属膜之间的界面产生硅化反应，从而形成金属硅化物膜的工序，

所述金属膜的厚度为30nm以上，所述脉冲激光束的脉冲宽度在20ns～200ns的范围内，并且以满足如下条件的方式选择能量密度，即所述金属膜的表面的最高到达温度不超过所述金属膜的熔点且所述金属膜与所述基板之间的界面的最高到达温度成为所述金属膜的硅化反应温度以上。

发明效果

从上述激光退火条件的范围中能够轻松地找出不使金属膜熔融即可形成金属硅化物膜的适当的退火条件。

附图说明

图1A～图1D为基于实施例的半导体元件的制造方法的制造中途阶段的基板的剖视图。

图EA～图1F为基于实施例的半导体元件的制造方法的制造中途阶段的基板的剖视图。

图2为表示在使用厚度为100nm的Ti膜作为金属膜的情况下进行激光退火时的金属膜与基板之间的界面的温度变化的模拟试验结果的图表。

图3A～图3D分别为在能量密度为1.2J/cm²、1.4J/cm²、1.6J/cm²及1.8J/cm²的条件下进行激光退火之后的基板的剖面及表面的SEM照片。

图4为表示将与图2的模拟试验相同的试样为模拟试验对象并进行金属膜的表面的温度变化的模拟试验的结果的图表。

图5为在能量密度为2.0J/cm²的条件下进行激光退火之后的基板的剖面的TEM照片。