(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に遷移金属層を形成する第１形成工程と、
マイクロ波によって形成された水素プラズマ雰囲気に、前記遷移金属層が形成された状態の前記半導体基板をさらすことによって前記遷移金属層を発熱させるプラズマ処理工程と、
を含み、
前記プラズマ処理工程では、前記遷移金属層からの熱伝導によって、前記半導体基板の、前記遷移金属層が接する部分を加熱し、前記遷移金属層と前記半導体基板との界面に、前記遷移金属層と前記半導体基板とが反応してなるオーミックコンタクトを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１形成工程前に、前記半導体基板の上に、前記遷移金属層よりも融点の低い金属層を形成する第２形成工程をさらに含み、
前記第１形成工程では、前記金属層を覆う前記遷移金属層を形成し、
前記プラズマ処理工程では、前記水素プラズマ雰囲気に、前記金属層および前記遷移金属層が形成された状態の前記半導体基板をさらすことによって前記遷移金属層を発熱させ、前記遷移金属層からの熱伝導によって前記金属層を加熱することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１形成工程は、
前記半導体基板のおもて面に、前記遷移金属層として第１金属層を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に、前記遷移金属層として第２金属層を形成する工程と、を含み、
前記プラズマ処理工程では、前記水素プラズマ雰囲気に、前記第１金属層および前記第２金属層を同時にさらすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１形成工程は、
前記半導体基板のおもて面に、前記遷移金属層として第１金属層を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に、前記遷移金属層として第２金属層を形成する工程と、を含み、
前記第１形成工程後、前記プラズマ処理工程前に、前記第２金属層の表面を覆うように、遷移金属以外の材料からなる遮蔽基板を配置する遮蔽工程をさらに含み、
前記プラズマ処理工程では、前記遮蔽基板によって前記第２金属層を覆った状態で、前記水素プラズマ雰囲気に前記半導体基板をさらすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記遮蔽基板の素材は、石英であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１形成工程では、前記プラズマ処理工程によって前記遷移金属層全体が反応するように、前記遷移金属層の厚さを設定し、
前記プラズマ処理工程では、前記遷移金属層全体を反応させることで前記遷移金属層の発熱を終了させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記遷移金属層の厚さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記遷移金属層の厚さは、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記遷移金属層は、遷移金属とシリコンとを含む合金層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記遷移金属層は、ニッケル、チタン、モリブデン、銀、またはタングステンからなる金属、もしくはこれらの金属を主成分として１つ以上含む合金であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記金属層は、アルミニウム層、アルミニウム合金層、ニッケル層またはニッケル合金層であり、
前記遷移金属層は、チタン層、モリブデン層、またはタングステン層であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１形成工程前に、前記半導体基板の表面に、導電体が絶縁膜を介して前記半導体基板に接する絶縁ゲート構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記半導体基板は、炭化珪素であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン（Ｓｉ）半導体や炭化珪素（ＳｉＣ）半導体を用いた半導体デバイス（半導体装置）において、半導体部と遷移金属層（電極）とのオーミックコンタクト（電気的接触部）を熱処理（アニール）によって形成することが公知である。次に、従来の半導体装置においてオーミックコンタクトを形成する方法について、炭化珪素からなる半導体基板（以下、炭化珪素基板とする）上にニッケル（Ｎｉ）からなるコンタクト電極を形成する場合を例に説明する。【０００３】
図２３は、従来の半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。図２４〜２８は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。まず、図２４に示すように、炭化珪素基板１０１のおもて面に層間絶縁膜１０２を形成する。次に、深さ方向に層間絶縁膜１０２を貫通して炭化珪素基板１０１に達するコンタクトホール１０３を形成する（ステップＳ１０１）。次に、図２５に示すように、スパッタリング法や蒸着法などによって、炭化珪素基板１０１のおもて面に、コンタクトホール１０３に埋め込むように、純度がほぼ１００％のニッケル層（以下、純ニッケル層とする）１０４を形成する（ステップＳ１０２）。【０００４】
次に、図２６に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって純ニッケル層１０４をパターニングし、コンタクトホール１０３の内部に純ニッケル層１０４を残す（ステップＳ１０３）。次に、図２７に示すように、スパッタリング法や蒸着法などによって、炭化珪素基板１０１の裏面に、純ニッケル層１０５を形成する（ステップＳ１０４）。次に、図２８に示すように、９００℃以上の温度の熱処理によって炭化珪素基板１０１と純ニッケル層１０４，１０５と反応させてシリサイド層１０６を形成する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の熱処理方法として、炉アニールや、レーザーアニール、ランプアニール、誘導加熱などが公知である。【０００５】
このようなオーミックコンタクトを形成する方法として、シリコン半導体からなる半導体基板（以下、シリコン基板とする）の表面上に遷移金属層を堆積する工程と、遷移金属層を熱処理する工程と、を備え、熱処理工程では、４００℃〜７５０℃の温度で３０秒〜９０秒間の熱処理によりシリコン基板全体を加熱する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。【０００６】
また、別の方法として、炭化珪素基板上のコンタクトに遷移金属層を蒸着し、１０００℃の温度で２分間の急速加熱処理により炭化珪素基板全体を加熱して、炭素高含有シリサイド電極を形成する方法が提案されている（例えば、下記特許文献２（第００１７段落）参照。）。【０００７】
また、別の方法として、シリコンウエハにニッケル層を形成した後、チャンバー内に水素（Ｈ2）ガスを導入してチャンバー内を水素ガス雰囲気とし、ヒーターによりサセプタを４５０℃〜５５０℃に加熱して、シリコンウエハに対して熱処理を行う方法が提案されている（例えば、下記特許文献３（第００３７〜００４０段落）参照。）。【０００８】
また、別の方法として、チタン（Ｔｉ）層、アルミニウム（Ａｌ）層およびシリコン層を炭化珪素基板上に、スパッタリングによりこの順に形成してコンタクト電極を形成した後、レーザーの光でアニールすることにより、コンタクト電極に含まれるチタン、アルミニウムおよびシリコンと、炭化珪素基板に含まれるシリコンおよび炭素とを合金化する方法が提案されている（例えば、下記特許文献４（第００４２〜００４４段落）参照。）。【０００９】
また、別の方法として、シリコン基板上に、酸化膜（ＳｉＯ2）、シリコンからなる量子ドット、およびニッケル（Ｎｉ）薄膜を順に積層し、６０ＭＨｚの周波数、２００Ｗ〜５００Ｗの高周波（ＶＨＦ：Ｖｅｒｙ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力で５分間のリモート水素プラズマ処理により量子ドットおよびニッケル薄膜からなる積層膜をニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）ドットにする方法が提案されている（例えば、下記特許文献５（第００５６〜００６１段落）および下記非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−２４６２１６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７１０２号公報
【特許文献３】特開２０１１−０６６０６０号公報
【特許文献４】特開２０１２−０９９５９９号公報
【特許文献５】再公表２００９−１１８７８３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ケイ・マキハラ（Ｋ．Ｍａｋｉｈａｒａ）、外４名、セルフ−アセンブリング  フォーメーション  オブ  Ｎｉ  ナノドッツ  オン  ＳｉＯ２  インデュースド  バイ  リモート  Ｈ２  プラズマ  トリートメント  アンド  ゼア  エレクトリカル  チャージング  キャラクタリスティクス（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｉ  Ｎａｎｏｄｏｔｓ  ｏｎ  ＳｉＯ２  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｈ２  Ｐｌａｓｍａ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）、ジャパニーズ  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）、応用物理学会、２００８年４月、第４７巻、第４号、ｐ．３０９９−３１０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１〜３では、オーミックコンタクトを形成する部分（すなわち遷移金属層や、基板と遷移金属層との界面）のみを加熱することができず、基板全体（素子全体）が一様に加熱される。例えば、炭化珪素半導体部と遷移金属層とのオーミックコンタクトを形成する場合、上述したように１０００℃以上の高温度で熱処理される。このため、半導体部とゲート絶縁膜との界面特性や素子を構成する材料が劣化する虞がある。上記特許文献４では、スポット径を絞った状態でレーザーを照射し所定領域を選択的に加熱するため、上記特許文献１〜３で生じる上記問題を解消することができる。【００１３】
しかしながら、上記特許文献４では、レーザーを集光するレンズから遷移金属層の表面までの距離は、遷移金属層の全面にわたって等しいことが求められる。すなわち、素子表面が平坦で凹凸のない素子構造であることが求められる。このため、トレンチ側壁やチップ側壁に遷移金属層が設けられているなどによって、レーザーを集光するレンズから遷移金属層の表面までの距離が一定でない場合、各配置に対応した条件でレーザー照射を行う必要があることから、すべての遷移金属層を同時に加熱することができず、スループットが低下する虞がある。【００１４】
さらに、上記特許文献４では、レーザー照射によって所定領域を選択的に加熱するため、レーザーの照射位置や照射軌跡などのプログラミング制御が複雑になる。また、レーザー照射の位置ずれなどによって、照射むらが生じてコンタクト抵抗がばらついたり、遷移金属層の周囲に配置された遷移金属層以外の構成部（例えばゲート絶縁膜など）が加熱されて素子特性が劣化する虞がある。また、遷移金属層の表面積がレーザーのスポット径に対応する面積よりも小さい場合、遷移金属層のみを選択的に加熱することができないという問題がある。【００１５】
上記特許文献５では、素子表面の凹凸の有無や遷移金属層のパターンによらず、リモート水素プラズマ処理によって遷移金属層のみが発熱するため、遷移金属層のみを一様に加熱することができる。このため、レーザー照射によって遷移金属層を選択的に加熱する際に生じる上記問題を解消することができる。しかしながら、上記特許文献５および上記非特許文献１では、水素原子の平均自由工程を大きくし、寿命をのばすため圧力をさげているので高密度プラズマは作れない。このため、水素原子密度が低くなり、急速加熱ができないという問題がある。実際、上記特許文献５では、２００Ｗ〜５００Ｗの低い電力でプラズマ処理を長時間行っており、プラズマ処理中に、遷移金属層からの熱伝導により、遷移金属層以外の構成部（例えば素子全体）が加熱され、素子特性が劣化する虞がある。【００１６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、コンタクト抵抗の低いオーミックコンタクトを形成することができるとともに、素子特性が劣化することを防止することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。まず、半導体基板の表面に遷移金属層を形成する第１形成工程を行う。次に、マイクロ波によって形成された水素プラズマ雰囲気に、前記遷移金属層が形成された状態の前記半導体基板をさらすことによって前記遷移金属層を発熱させるプラズマ処理工程を行う。この際、水素原子または水素ラジカル（以下、まとめて水素原子とする）が前記遷移金属層のみに吸着し、水素分子になる時に結合エネルギーを放出する。このエネルギーにより前記遷移金属層の表面のみが加熱される。そして、前記プラズマ処理工程では、前記水素原子が前記水素分子となる際に放出された前記結合エネルギーによって、前記半導体基板の、前記遷移金属層が接する部分を加熱し、前記遷移金属層と前記半導体基板との界面に、前記遷移金属層と前記半導体基板とが反応してなるオーミックコンタクトを形成する。【００１８】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第１形成工程前に、前記半導体基板の上に、前記遷移金属層よりも融点の低い金属層を形成する第２形成工程をさらに行う。そして、前記第１形成工程では、前記金属層を覆う前記遷移金属層を形成する。前記プラズマ処理工程では、前記水素プラズマ雰囲気に、前記金属層および前記遷移金属層が形成された状態の前記半導体基板をさらすことによって前記遷移金属層を発熱させ、前記遷移金属層からの熱伝導によって前記金属層を加熱することを特徴とする。【００１９】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第１形成工程では、前記半導体基板のおもて面に、前記遷移金属層として第１金属層を形成する工程を行った後、前記半導体基板の裏面に、前記遷移金属層として第２金属層を形成する工程を行う。そして、前記プラズマ処理工程では、前記水素プラズマ雰囲気に、前記第１金属層および前記第２金属層を同時にさらすことを特徴とする。【００２０】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第１形成工程では、前記半導体基板のおもて面に、前記遷移金属層として第１金属層を形成する工程を行った後、前記半導体基板の裏面に、前記遷移金属層として第２金属層を形成する工程を行う。また、前記第１形成工程後、前記プラズマ処理工程前に、前記第２金属層の表面を覆うように、遷移金属以外の材料からなる遮蔽基板を配置する遮蔽工程を行う。そして、前記プラズマ処理工程では、前記遮蔽基板によって前記第２金属層を覆った状態で、前記水素プラズマ雰囲気に前記半導体基板をさらすことを特徴とする。例えば、前記遮蔽基板の素材は、石英であることが望ましい。【００２１】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第１形成工程では、前記プラズマ処理工程によって前記遷移金属層全体が反応するように、前記遷移金属層の厚さを設定する。前記プラズマ処理工程では、前記遷移金属層全体を反応させることで前記遷移金属層の発熱を終了させることを特徴とする。前記遷移金属層の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがよい。【００２２】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記遷移金属層は、遷移金属とシリコンとを含む合金層であることを特徴とする。【００２３】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記遷移金属層は、ニッケル、チタン、モリブデン、銀、またはタングステンからなる金属、もしくはこれらの金属を主成分として１つ以上含む合金であることを特徴とする。【００２４】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記金属層は、アルミニウム層、アルミニウム合金層、ニッケル層またはニッケル合金層であり、前記遷移金属層は、チタン層、モリブデン層、またはタングステン層であることを特徴とする。【００２５】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第１形成工程前に、前記半導体基板の表面に、導電体が絶縁膜を介して前記半導体基板に接する絶縁ゲート構造を形成することを特徴とする。【００２６】
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記半導体基板は、炭化珪素であることを特徴とする。【００２７】
上述した発明によれば、遷移金属層のみが発熱して加熱され、遷移金属層からの熱伝導によって炭化珪素基板の、遷移金属層と接する部分が加熱される。これにより、炭化珪素基板とのオーミックコンタクトとなる金属シリサイド層を形成することができる。また、遷移金属層以外の構成部は発熱しないため、例えばＭＯＳゲート構造のゲート絶縁膜付近は加熱されない。したがって、ゲート絶縁膜と炭化珪素半導体部との界面特性が劣化することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、コンタクト抵抗の低いオーミックコンタクトを形成することができるとともに、素子特性が劣化することを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の状態の別の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の基板おもて面側の状態を具体的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を具体的に示す断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を具体的に示す断面図である。
【図７】図７は、実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置のオーミックコンタクト付近の結晶構造を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１９は、従来の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置のオーミックコンタクト付近の結晶構造を模式的に示す断面図である。
【図２０】図２０は、実施の形態６にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２１】図２１は、実施の形態６にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２２】図２２は、実施の形態６にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２３】図２３は、従来の半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２５】図２５は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２６】図２６は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２７】図２７は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２８】図２８は、従来の半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数を表している。
【００３１】
（実施の形態１）
実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法について、炭化珪素からなる半導体基板（炭化珪素基板）を用いて半導体装置を作製（製造）する場合を例に説明する。図１〜３Ａは、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。図３Ｂは、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の状態の別の一例を示す断面図である。まず、図１に示すように、炭化珪素基板（炭化珪素ウェハ）１に図示省略する所定の素子構造を形成する。次に、例えばスパッタリング法や蒸着法などによって、炭化珪素基板１の表面に、遷移金属からなるコンタクト電極２を形成する。
【００３２】
コンタクト電極２を構成する遷移金属とは、元素周期表の第３族元素から第１１族元素までの間に存在する元素（金属）である。好適には、コンタクト電極２を構成する遷移金属は、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、または銀（Ａｇ）からなる金属、もしくはこれらの金属を主成分として１つ以上含む合金であるのがよい。その理由は、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステンおよび銀が他の遷移金属に比べて、材料コストが安く、かつ半導体部とのオーミックコンタクトを形成しやすいため、実用性が高いからである。
【００３３】
また、コンタクト電極２を構成する遷移金属層の厚さは、遷移金属層と炭化珪素基板１との界面を十分に加熱することができる程度に発熱量を確保することができる厚さであり、かつ熱伝導ロスやオーミックコンタクトの形成に必要なエネルギー不足が生じず、熱拡散による周辺への熱伝導を防止することができる程度に遷移金属層表面が炭化珪素基板との界面に近い（薄い）ことが好ましい。具体的には、遷移金属層の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがよい。また、遷移金属層の厚さを例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることで、後述するプラズマ処理によりコンタクト電極２を短時間発熱させ、周辺への熱伝導を生じさせずに、コンタクト電極２全体をシリサイド化させてオーミックコンタクトを形成することができる。
【００３４】
次に、図２に示すように、水素プラズマ雰囲気に炭化珪素基板１全体（基板上に形成されているものを含む素子全体）をさらす（プラズマ処理）。これによって、コンタクト電極２の、水素プラズマ雰囲気にさらされている側の表面層、または、コンタクト電極２の厚さが薄い場合にはコンタクト電極２全体が、水素プラズマ雰囲気中の水素原子または水素ラジカル（Ｈ・）３（以下、まとめて水素原子３とする）が吸着し、水素分子となるときにエネルギーを放出して加熱される。このとき、素子表面全体に水素プラズマがあたる（照射される）が、水素原子３が吸着するのは遷移金属のみであるため、水素原子３からエネルギーを受けて発熱するのは遷移金属層のみである。このため、素子を構成するコンタクト電極２以外の構成部は発熱しない。
【００３５】
水素原子３が水素分子となるときに放出した結合エネルギーにより生じたコンタクト電極２の発熱は、炭化珪素基板１側へと伝導される。これによって、炭化珪素基板１のコンタクト電極２に接する部分が加熱され、図３Ａに示すように、炭化珪素基板１とコンタクト電極２との界面に、炭化珪素基板１とのオーミックコンタクト（電気的接触部）となるシリサイド層４が形成される。または、図３Ｂに示すように、コンタクト電極２の厚さによってはコンタクト電極２全体がシリサイド化されてシリサイド層４となる。プラズマ処理によって発熱したときのコンタクト電極２の上昇温度は、炭化珪素基板１とコンタクト電極２とのオーミックコンタクトを形成可能な温度である例えば１０００℃以上である。
【００３６】
プラズマ処理によりコンタクト電極２全体がシリサイド化される場合、コンタクト電極２全体が反応し尽くすことで、コンタクト電極２の発熱が終了する。すなわち、炭化珪素基板１のコンタクト電極２に接する部分の加熱は、コンタクト電極２全体がシリサイド化された反応終了直後に終了する。このため、コンタクト電極２を構成する遷移金属層の厚さを上記範囲内とすることで、コンタクト電極２全体を短時間でシリサイド化し、コンタクト電極２全体がシリサイド化された直後に、コンタクト電極２からの熱伝導を自動的に停止させることができる。コンタクト電極２全体がシリサイド化される時間、すなわちコンタクト電極２からの熱伝導による加熱時間は例えば数十秒間である。
【００３７】
上記プラズマ処理に用いる水素プラズマは、例えば、チャンバー内に導入したほぼ１００％の純度の水素（Ｈ2）ガスを所定圧力に減圧し、マイクロ波による電界によって加速させた電子とガス分子との衝突電離を利用して生成されたマイクロ波プラズマである。マイクロ波として、例えば、産業上使用可能な周波数帯であり、かつプラズマ密度の高い水素プラズマを生成可能な１ＧＨｚ以上のマイクロ波、より好ましくは周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いるのが好ましい。また、プラズマ密度の高い水素プラズマを生成するために、例えば１０Ｐａ以上１００Ｐａ以下程度に水素ガスを減圧するのがよい。以下、マイクロ波によって形成された水素プラズマ雰囲気を、単に水素プラズマ雰囲気と示す。
【００３８】
上記プラズマ条件は、例えば、水素プラズマ雰囲気を生成する際のマイクロ波電力を５００Ｗ以上とし、炭化珪素基板全体を水素プラズマ雰囲気にさらす時間（プラズマ処理時間）を例えば４００秒間以下程度の短い時間とするのが好ましい。その理由は、プラズマ処理時間が長い場合、プラズマ処理中にコンタクト電極２で生じた熱が炭化珪素基板１全体に熱伝導され、炭化珪素基板１全体が加熱されてしまうからである。遷移金属層の発熱に伴う温度上昇は、水素プラズマのプラズマ密度の高さおよびマイクロ波の電力の大きさに依存して高くなる。このため、水素プラズマ雰囲気にさらされる短い時間内にコンタクト電極２に吸着した水素原子３から放出される結合エネルギーを受けた電極の温度が所定温度となるように、水素プラズマのプラズマ密度および電力を設定すればよい。
【００３９】
本発明の方法では、水素原子が水素分子となるときの結合エネルギーを直接遷移金属層に放出し、かつマイクロ波により高密度プラズマを実現しているため、従来よりも急速加熱が可能である。このために、反応生成物である炭素が大きな塊に成長しづらくなるという利点がある。さらに、反応により生成された炭素の一部、特に表面近くの炭素は水素と反応してメタン（ＣＨ4）などの気体として除去される。したがって、本発明の方法により形成したシリサイド層には炭素の析出が少なくなるので、コンタクト抵抗を下げられるとともに、後工程において金属電極層の密着性に与える悪影響が少ないという利点がある。
【００４０】
次に、上述した実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を適用した一例として、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）の製造方法について説明する。図４は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の基板おもて面側の状態を具体的に示す断面図である。まず、図４に示すように、ドリフト領域１１となる炭化珪素基板のおもて面側に、一般的な方法により、ソース領域１２、ドレイン領域１３、ゲート絶縁膜１４およびゲート電極１５からなるＭＯＳゲート（導電体が絶縁膜を介して半導体基板に接する絶縁ゲート）構造を形成する。ここで、例えば、導電体がゲート電極１５、絶縁膜がゲート絶縁膜１４、半導体基板がソース領域１２、ドレイン領域１３、およびドリフト領域１１を備えた炭化珪素基板に相当する。
【００４１】
次に、炭化珪素基板のおもて面に、層間絶縁膜１６を形成する。次に、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングによって層間絶縁膜１６をパターニングし、ソース領域１２を露出するコンタクトホールと、ドレイン領域１３を露出するコンタクトホールとをそれぞれ形成する。次に、スパッタリング法や蒸着法などによって、各コンタクトホールの内部にそれぞれ、ソース領域１２に接する例えばニッケル層１７と、ドレイン領域１３に接する例えばニッケル層１７とをそれぞれ形成する。次に、ＭＯＳゲート構造およびニッケル層１７を形成した炭化珪素基板全体（素子全体）を水素プラズマ雰囲気にさらす。
【００４２】
水素プラズマ雰囲気にさらされることにより、ニッケル層１７は、水素プラズマ雰囲気中の水素原子２１が吸着し、水素分子となるときに結合エネルギーを放出して加熱される。そして、ニッケル層１７からの熱伝導により、ニッケル層１７の直下のソース領域１２およびドレイン領域１３が加熱される。これによって、ニッケル層１７がシリサイド化され、炭化珪素半導体部（点線楕円で囲む部分）とのオーミックコンタクトとなるニッケルシリサイド層１７ａが形成される。図４では、ニッケル層１７全体がニッケルシリサイド層１７ａになる場合を例に説明する（図５〜１１においても同様）。プラズマ処理条件は、例えば次のとおりである。チャンバー内にほぼ１００％の純度の水素ガスを１０ｓｃｃｍの流量で導入し２５Ｐａ程度に減圧した後、１０００Ｗのマイクロ波電力を供給してマイクロ波プラズマを生成する。プラズマ処理時間は６０〜９０秒間である。
【００４３】
その後、基板おもて面に、コンタクトホールに埋め込むように、ニッケルシリサイド層１７ａに接する例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる電極パッド（不図示）を形成することで、おもて面電極が完成する。さらに、その後、基板おもて面側のパッシベーション膜などの残りの素子構造（不図示）や、基板裏面側の裏面電極などを形成し、チップ状に切断（ダイシング）することにより、ＭＯＳＦＥＴが完成する。このように、遷移金属層であるニッケル層１７に吸着した水素原子２１が水素分子となる際に放出される結合エネルギーを利用して、ニッケル層１７の直下のソース領域１２およびドレイン領域１３を加熱する。遷移金属以外の材料は発熱しないため、水素プラズマ雰囲気にさらされたとしても、酸化膜（ＳｉＯ2）からなるゲート絶縁膜１４および層間絶縁膜１６や、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）からなるゲート電極１５に余分な熱は加わらない。
【００４４】
また、炭化珪素基板の裏面にオーミックコンタクトを形成する場合においても、上述したおもて面にオーミックコンタクトを形成する場合と同様に、遷移金属層のみを発熱させてオーミックコンタクトを形成することができる。具体的には、次のように炭化珪素基板の裏面にオーミックコンタクトを形成する。図５，６は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を具体的に示す断面図である。図５，６では基板裏面を上側に図示し、基板おもて面側の素子構造を図示省略している（図７〜９においても同様）。まず、図５に示すように、スパッタリング法や蒸着法などによって、ドリフト領域１１となる炭化珪素基板の裏面にニッケル層１８を形成する。
【００４５】
次に、ニッケル層１８を形成した炭化珪素基板全体（素子全体）を水素プラズマ雰囲気にさらす。これによって、遷移金属からなるニッケル層１８のみが、水素プラズマ雰囲気中の水素原子２２を吸着し、水素原子２２が水素分子となるときの放出エネルギーにより加熱される。そして、ニッケル層１８からの熱伝導によって、ニッケル層１８の直下の半導体部（炭化珪素基板）が加熱される。これにより、図６に示すように、ニッケル層１８がシリサイド化され、炭化珪素半導体部（ドリフト領域１１）とのオーミックコンタクトとなるニッケルシリサイド層１８ａが形成される。
【００４６】
このとき、炭化珪素基板のおもて面側にＭＯＳゲート構造および層間絶縁膜が形成されていた場合であっても、ＭＯＳゲート構造および層間絶縁膜は遷移金属以外の材料で構成されているため、水素原子２２が水素分子とならず発熱しない。また、ニッケル層１８の発熱は短時間でオーミックコンタクトを形成可能な温度まで上昇するため急速加熱が可能であり、基板裏面側のニッケル層１８の発熱が基板おもて面側にまで伝わることはない。したがって、基板おもて面側の構造部が加熱されることを回避することができる。ニッケルシリサイド層１８ａを形成するためのプラズマ処理条件は、基板おもて面にオーミックコンタクトを形成するためのプラズマ処理と同じであってもよい。
【００４７】
次に、例えば蒸着法により、ニッケルシリサイド層１８ａの表面に、チタン層、ニッケル層および金（Ａｕ）層が順に積層されてなる金属積層膜１９を形成することで、裏面電極が完成する。金属積層膜１９を形成する前にすでにオーミックコンタクト（ニッケルシリサイド層１８ａ）が形成されているため、金属積層膜１９に対する熱処理（アニール）は、他の構成部に熱処理による悪影響が及ばない程度に低温度で行うことができる。また、シリサイド化される電極の材料としてニッケルを用いた場合を例に説明しているが、ニッケル以外の遷移金属であっても同様に、遷移金属層のみを発熱させてオーミックコンタクトを形成することができる。ここで、ニッケル層と炭化珪素基板との界面に別の金属膜を入れて、水素プラズマ処理により多元合金化させることも可能である。
【００４８】
以上、説明したように、実施の形態１によれば、表面に遷移金属層を形成した炭化珪素基板全体（素子全体）を水素プラズマ雰囲気にさらすことにより、遷移金属層に水素プラズマ雰囲気中の水素原子が吸着し、水素分子となるときのエネルギー放出により遷移金属のみが加熱され、この遷移金属層からの熱伝導によって炭化珪素基板の、遷移金属層と接する部分が加熱される。これにより、遷移金属層をシリサイド化させることができ、オーミックコンタクトとなるコンタクト抵抗の低いシリサイド層を形成することができる。また、実施の形態１によれば、素子全体が水素プラズマ雰囲気にさらされたときに、遷移金属層以外の各構成部は発熱しないため、例えばＭＯＳゲート構造のゲート絶縁膜付近に余分な熱は加わらない。したがって、ゲート絶縁膜と炭化珪素半導体部との界面特性が劣化することを防止することができ、素子特性が劣化することを防止することができる。
【００４９】
また、実施の形態１によれば、遷移金属層に吸着する水素原子を利用してオーミックコンタクトを形成することができるため、素子表面の凹凸の有無やパターンによらず、ウェハ表面に露出した遷移金属層の部分のみを選択的に一括に加熱することができる。このため、スループットを向上させることができる。また、実施の形態１によれば、制御性よく遷移金属層のみを発熱させて加熱することができるため、レーザーアニールのように複雑なプログラミング制御が必要なく、コンタクト抵抗がばらついたり、意図しない構成部（例えばゲート絶縁膜など）が加熱されて素子特性が劣化することを抑制することができる。また、実施の形態１によれば、加熱可能な最小面積がフォトリソグラフィによる遷移金属層のパターニング技術に律速される。このため、遷移金属層の表面積がレーザーのスポット径に応じた面積よりも小さい場合であっても遷移金属層だけを加熱することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法について、炭化珪素基板の裏面にオーミックコンタクトを形成する場合を例に説明する。図７〜９は、実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の基板裏面側の状態を示す断面図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法が実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は、シリサイド化される遷移金属層（例えばニッケル層１８）の上にチタン層２３を形成した後に、炭化珪素基板全体（素子全体）を水素プラズマ雰囲気にさらしている点である。チタン層２３は、ニッケル層１８と炭化珪素半導体部（ドリフト領域１１）とを反応させることで形成されたニッケルシリサイド層１８ａに、炭化珪素半導体部中の炭素（Ｃ）による悪影響が及ぶことを抑制する機能を有する。
【００５１】
具体的には、まず、図７に示すように、実施の形態１と同様に、炭化珪素基板の裏面にニッケル層１８を形成する。次に、ニッケル層１８の上に、ニッケル層１８の表面全体を覆うチタン層２３を形成する。次に、ニッケル層１８およびチタン層２３が順に積層された炭化珪素基板全体を水素プラズマ雰囲気にさらす。水素プラズマ雰囲気にさらされることにより、最表面層であるチタン層２３に水素プラズマ雰囲気中の水素原子２２が吸着し、水素分子となることで、チタン層２３のみが加熱される。そして、チタン層２３からの熱伝導によって、チタン層２３の直下のニッケル層１８、および、炭化珪素基板の、ニッケル層１８に接する部分が加熱される。ニッケル層１８は表面全体をチタン層２３に覆われているため、チタン層２３での発熱が均一に熱伝導され、均一に加熱される。これによって、図８に示すように、ニッケル層１８がシリサイド化されて、ニッケルシリサイド層１８ａが形成される。
【００５２】
チタン層２３の厚さは、ニッケル層１８の厚さよりも薄く、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。好適には、チタン層２３の厚さは、３０ｎｍ以上であるのが好ましい。その理由は、水素プラズマ雰囲気にさらされたときに、水素原子を遮蔽する効果を高くすることができるからである。チタン層２３によって水素原子を遮蔽することで、ニッケル層１８に水素原子が吸着しなくなるため、ニッケル層１８の表面全体を覆うチタン層２３での発熱が熱伝導されることによってニッケル層１８を均一に加熱することができる。
【００５３】
また、ニッケル層１８は、溶融されることで凝集や蒸発するため、シリサイド化されてニッケルシリサイド層１８ａとなる際に割れや部分的な空間むらが生じる虞がある。一方、ニッケル層１８よりも融点が高いチタン層２３は、溶解されずに残り、ニッケル層１８の表面全体を覆うキャップ層として機能する。このため、チタン層２３によってニッケル層１８の表面を覆うことにより、ニッケルシリサイド層１８ａに割れや部分的な空間むらが生じることを防止することができる。すなわち、チタン層２３によってニッケル層１８の表面を覆うことにより、ニッケル層１８を均一に加熱し、かつニッケル層１８の凝集や蒸発を抑制することができる。チタン層２３に代えて、タングステン層やモリブデン層を形成した場合においても同様にキャップ層として効果が得られる。タングステン層をキャップ層として用いる構成については、後述する実施の形態６で説明する。
【００５４】
また、ニッケルシリサイド層１８ａが形成されるときに、炭化珪素半導体部中のシリコン原子がニッケル層１８と結合することによって生じた余剰の炭素原子は、チタン層２３中のチタン原子と結合する。このため、ニッケルシリサイド層１８ａ中への炭素の析出や凝集を抑制することができる。プラズマ処理後のチタン層２３は、電極層として良好な状態にない虞があり、裏面電極の剥離や電気的特性の劣化（コンタクト抵抗の低下）などの原因となる。このため、プラズマ処理後、チタン層２３を除去する。次に、図９に示すように、実施の形態１と同様に、ニッケルシリサイド層１８ａの表面に、チタン層、ニッケル層および金（Ａｕ）層が順に積層されてなる金属積層膜１９を形成することで、裏面電極が完成する。
【００５５】
上述した実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法において、オーミックコンタクトが形成される炭化珪素基板の主面は、例えば炭化珪素の四層周期六方晶（４Ｈ−ＳｉＣ）の（０００−１）Ｃ面であってもよいし、（０００１）Ｓｉ面であってもよい。（０００−１）Ｃ面には、他の面方位をもつ結晶面と比べて炭素が析出しやすいため、（０００−１）Ｃ面に形成されるオーミックコンタクト（ニッケルシリサイド層１８ａ）はより炭素の悪影響を受けやすい。したがって、炭化珪素基板中の炭素原子による悪影響が及ぶことを抑制するという効果は、（０００−１）Ｃ面にニッケルシリサイド層１８ａを形成する場合に最も顕著にあらわれる。
【００５６】
また、ニッケル層１８を形成せずに、炭化珪素基板の裏面にチタン層２３のみを形成してもよい。この場合、チタン層２３に水素プラズマ雰囲気中の水素原子２２が吸着し、チタン層のみが加熱され、炭化珪素基板とのオーミックコンタクトとなるチタンシリサイド層が形成される。チタンは炭素とも反応するので、チタン層２３を用いる場合は余剰の炭素原子の凝集は生じにくい。このため、ニッケル層１８からなるニッケルシリサイド層１８ａを形成する場合よりも、余剰の炭素原子による悪影響が生じることを抑制することができる。一方、ニッケル層１８からなるニッケルシリサイド層１８ａは、チタン層２３からなるチタンシリサイド層よりもコンタクト抵抗を低くすることができる。このため、設計条件にあわせて、シリサイド層を形成するための遷移金属層を選択するのが好ましい。
【００５７】
以上、説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる半導体装置の製造方法について、ＭＯＳＦＥＴを形成する場合を例に説明する。図１０は、実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態３にかかる半導体装置の製造方法が実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は、炭化珪素基板の両面にそれぞれニッケル層１７，１８が形成された状態で、基板裏面側のニッケル層１８の表面全体に接するように石英基板２４を配置した状態で炭化珪素基板全体（素子全体）を水素プラズマ雰囲気にさらしている点である。
【００５９】
具体的には、まず、図１０に示すように、実施の形態１と同様に、炭化珪素基板の両面にそれぞれニッケル層１７，１８を形成するまでの工程を行う。次に、基板裏面側のニッケル層１８の表面全体に接するように石英基板２４を配置する。次に、ニッケル層１８の表面全体に石英基板２４が接している状態の炭化珪素基板全体を水素プラズマ雰囲気にさらす。水素原子２１は石英基板２４によって遮蔽され、基板裏面側のニッケル層１８には達しないため、基板裏面側のニッケル層１８は発熱しない。
【００６０】
一方、基板おもて面側のニッケル層１７は、水素プラズマ雰囲気にさらされているため、水素プラズマ雰囲気中の水素原子２１が吸着して水素分子となるときに結合エネルギーを放出し加熱される。したがって、例えば基板おもて面側にオーミックコンタクトを形成するためのプラズマ処理までの工程においてすでに裏面電極が完成している場合に、基板裏面側のニッケル層１８に水素原子２１による影響を与えることなく、基板おもて面側のニッケル層１７のみを発熱させて加熱することができる。
【００６１】
すなわち、このプラズマ処理により、基板おもて面側にのみニッケルシリサイド層１７ａが形成される。その後、実施の形態１と同様に、アルミニウムからなる電極パッド（不図示）などを形成することにより、おもて面電極が完成する。石英基板２４に代えて、水素原子２１を吸着しないような遷移金属以外の金属板やシリコン基板を用いてもよい。好ましくは、ニッケル層１８への汚れの付着を防止するなどの理由から石英基板２４を用いるのがよい。
【００６２】
以上、説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４にかかる半導体装置の製造方法について、ＭＯＳＦＥＴを形成する場合を例に説明する。図１１は、実施の形態４にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態４にかかる半導体装置の製造方法が実施の形態３にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は、炭化珪素基板の両面にそれぞれ形成されたニッケル層１７，１８を同時に水素プラズマ雰囲気にさらしている点である。すなわち、基板裏面側のニッケル層１８は石英基板に覆われていない。
【００６４】
具体的には、例えば、ニッケル層１７，１８が形成された状態で炭化珪素ウェハをスリット付きのウエハカセット（不図示）に収納し、水素プラズマ雰囲気にさらせばよい。基板両面にそれぞれ形成されたニッケル層１７，１８を同時に水素プラズマ雰囲気にさらすことで、ニッケル層１７，１８を同時に発熱させて加熱し、基板両面にそれぞれニッケルシリサイド層１７ａ，１８ａを形成することができる。基板両面にそれぞれオーミックコンタクトを形成するためのプラズマ処理を１工程で行うことができるため、製造工程を簡略化させることができる。
【００６５】
以上、説明したように、実施の形態４によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図１２は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。図１３〜１７は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法が実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は、オーミックコンタクトを形成するために炭化珪素基板上に形成する遷移金属層として、シリコンを含む遷移金属層を形成する点である。ここでは、シリコンを含む遷移金属層として、例えばシリコンを含むニッケル層（以下、ニッケル−シリコン（Ｎｉ−Ｓｉ）層とする）３４を形成する場合を例に説明する。
【００６７】
具体的には、まず、図１３に示すように、炭化珪素基板３１のおもて面に層間絶縁膜３２を形成する。次に、深さ方向に層間絶縁膜３２を貫通して炭化珪素基板３１に達するコンタクトホール３３を形成する（ステップＳ１）。次に、図１４に示すように、スパッタリング法や蒸着法などによって、炭化珪素基板３１のおもて面に、コンタクトホール３３に埋め込むようにニッケル−シリコン層３４を形成する（ステップＳ２）。ニッケル−シリコン層３４は、例えば１０％以上６０％以下の割合でシリコンを含むのがよい。その理由は、後述するように炭化珪素基板中の炭素原子によって悪影響が及ぶことを抑制することができるからである。ニッケル−シリコン層３４中のシリコンの含有率は、例えばプラズマ処理条件や、炭化珪素基板３１の状態（例えば不純物濃度など）に応じて種々変更される。また、ニッケル−シリコン層３４は、必ずしも合金である必要はなく、ニッケル膜とシリコン膜との多層構造でも構わない。
【００６８】
次に、図１５に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによってニッケル−シリコン層３４をパターニングし、コンタクトホール３３の内部にニッケル−シリコン層３４を残す（ステップＳ３）。次に、図１６に示すように、スパッタリング法や蒸着法などによって、炭化珪素基板３１の裏面に、ニッケル−シリコン層３５を形成する（ステップＳ４）。次に、図１７に示すように、例えば、両面にそれぞれニッケル−シリコン層３４，３５が形成された状態の炭化珪素基板３１全体（素子全体）を、実施の形態１と同様に水素プラズマ雰囲気にさらすプラズマ処理を行う（熱処理）。
【００６９】
水素プラズマ雰囲気にさらされることにより、ニッケル−シリコン層３４，３５のみが、水素プラズマ雰囲気中の水素原子（不図示）が吸着して水素分子となるときの結合エネルギーの放出により加熱される。そして、ニッケル−シリコン層３４，３５からの熱伝導によって、炭化珪素基板３１の、ニッケル−シリコン層３４，３５の直下の部分が加熱される。これによって、ニッケル−シリコン層３４，３５がシリサイド化され、炭化珪素半導体部とのオーミックコンタクトとなるシリサイド層３６が形成される（ステップＳ５）。
【００７０】
上記ステップＳ２，Ｓ４において、ニッケル−シリコン層３４，３５に代えて、シリコンを含む他の遷移金属（シリサイド化可能な例えばチタン、タングステン、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）など）層を形成してもよい。また、上記ステップＳ３のニッケル−シリコン層３４のパターニングは、上記ステップＳ５の熱処理後に行ってもよい。上記ステップＳ５の熱処理は、炭化珪素基板３１中のシリコン原子がニッケル−シリコン層３４，３５へ拡散しないような条件で行うのが好ましい。また、上記ステップＳ５の熱処理は、例えば実施の形態３を適用して片面ずつ行ってもよいし、実施の形態４を適用して両面同時に行ってもよい。
【００７１】
また、上記ステップＳ５の熱処理においては、ニッケル−シリコン層３４，３５のシリサイド化を促進させて所定のコンタクト抵抗を有するシリサイド層３６を形成することができればよく、従来のように炉アニールや、レーザーアニール、ランプアニール、誘導加熱など他の熱処理を行った場合においても同様の効果が得られる。従来方法によって熱処理を行う場合、例えば外部からの誘導加熱時の発熱体として、ニッケル−シリコン層３４，３５上に純金属（磁性体）を配置してもよい。
【００７２】
次に、上述した実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置のオーミックコンタクト（シリサイド層３６）付近の結晶構造について説明する。図１８は、実施の形態５にかかる半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置のオーミックコンタクト付近の結晶構造を模式的に示す断面図である。図１９は、従来の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置のオーミックコンタクト付近の結晶構造を模式的に示す断面図である。図１８には、実施の形態５にかかる半導体装置の基板裏面側のオーミックコンタクト（ニッケル−シリコン層３５からなるシリサイド層３６）付近３０の結晶構造を示すが、基板おもて面側のオーミックコンタクト（ニッケル−シリコン層３４からなるシリサイド層３６）も同様の結晶構造を有する。以下、基板裏面側のオーミックコンタクト付近３０の結晶構造を例に説明する。図１９には、上述した図２３〜２８に示す従来の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の基板裏面側のオーミックコンタクト付近１００の結晶構造を示す。従来の半導体装置についても、図１９に示す基板裏面側のオーミックコンタクト付近１００の結晶構造を例に説明する。
【００７３】
図１９に示すように、従来の半導体装置では、純度がほぼ１００％の遷移金属層（純度がほぼ１００％のニッケル層（純ニッケル層）１０５）を形成する。このため、熱処理により炭化珪素基板１０１中のシリコン原子が純ニッケル層１０５内へ拡散１０８して、このシリサイド原子と純ニッケル層１０５中のニッケル原子とが反応してシリサイド層１０６が形成される。これによって、炭化珪素基板１０１のシリサイド層１０６側には、炭化珪素基板１０１中の他の部分よりも炭素の含有率が多い層（以下、炭素リッチな層とする）１０１ａが形成されてしまう。このように炭素リッチな層１０１ａが形成された場合、炭素リッチな層１０１ａを起点にシリサイド層１０６にクラックが入り、シリサイド層１０６が剥離してしまう虞がある。また、炭素の比抵抗は、ニッケルに比べて３桁程度高いため、コンタクト抵抗が高くなってしまうという問題がある。また、シリサイド層１０６を形成する際に、炭化珪素基板１０１中のシリコン原子を拡散１０８させるには、炭化珪素基板１０１中のシリコン原子と炭素原子とのＳｉ−Ｃ結合を断ち切る程度に高温度で長時間の熱処理が必要となる。このため、炭化珪素半導体装置の製造工程では、シリコン半導体装置の製造工程に比べて多大な電力消費を伴う。製品としての炭化珪素半導体装置の利点は、シリコン半導体装置よりも消費電力が少ない点である。このため、従来の炭化珪素半導体装置の製造方法は、製品としての炭化珪素半導体装置の利点と相反する結果を引き起こしている。
【００７４】
それに対して、図１８に示すように、実施の形態５にかかる半導体装置においては、ニッケル−シリコン層３５中にシリコン原子が含まれているため、炭化珪素基板３１からニッケル−シリコン層３５中へのシリコン原子の拡散が抑制され、ニッケル−シリコン層３５中のニッケル原子はほぼニッケル−シリコン層３５中のシリコン原子と反応してシリサイド層３６が形成される。炭化珪素基板３１からのシリコン原子の拡散が抑制されることにより、炭化珪素基板３１のシリサイド層３６側の部分３１ａに、炭素リッチな層はほぼ形成されない。したがって、シリサイド層３６が剥離されることを抑制することができる。また、コンタクト抵抗が高くなることを抑制することができる。さらに、ニッケル−シリコン層３５がすでに合金状態であるため、従来よりも低温度で短時間のプラズマ処理によってシリサイド層３６を形成することができる。したがって、製造時の消費電力を低減させることができる。
【００７５】
以上、説明したように、実施の形態５によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
（実施の形態６）
次に、実施の形態６にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図２０〜２２は、実施の形態６にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態６にかかる半導体装置の製造方法が実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は、シリサイド化される遷移金属層（例えばニッケルからなるコンタクト電極２）の上に、コンタクト電極２よりも高融点の遷移金属層（タングステン層４１）を形成した後に、炭化珪素基板全体（素子全体）を水素プラズマ雰囲気にさらしている点である。タングステン層４１は、コンタクト電極２の加熱源として機能するとともに、シリサイド層４となる金属層を均一に加熱し、かつシリサイド層４の凝集や蒸発を防止するためのキャップ層として機能する。
【００７７】
具体的には、まず、図２０に示すように、実施の形態１と同様に、炭化珪素基板１の表面に遷移金属からなるコンタクト電極２を形成するまでの工程を行う。次に、コンタクト電極２の上に、コンタクト電極２の表面全体に接するタングステン層４１を形成する。次に、図２１に示すように、コンタクト電極２およびタングステン層４１が順に積層された炭化珪素基板全体を水素プラズマ雰囲気にさらす。コンタクト電極２およびタングステン層４１はともに遷移金属からなるため、水素プラズマ雰囲気中の水素原子が吸着して水素分子となるときに結合エネルギーを放出し加熱される。
【００７８】
コンタクト電極２は、タングステン層４１よりも蒸気圧が高いため、水素プラズマ雰囲気中での加熱により蒸発しやすい。このとき、コンタクト電極２の表面全体は溶融していないタングステン層４１によって覆われているため、上述したように、タングステン層４１によりコンタクト電極２の凝集や蒸発を抑制することができる。これによって、図２２に示すように、コンタクト電極２の、シリサイド層４となる部分が均一に加熱され、かつシリサイド層４の凝集や蒸発を生じさせることなく、炭化珪素基板１とコンタクト電極２との界面に均一にシリサイド層４が形成される。
【００７９】
その後、タングステン層４１は除去するのが好ましい。その理由は、タングステンはニッケルよりも比抵抗が高く、コンタクト抵抗が高くなるからである。また、タングステン層４１をキャップ層として形成する場合、タングステン層４１が発熱するため、コンタクト電極２に用いる金属材料は、遷移金属に限らず、例えばアルミニウムやアルミニウム合金であってもよい。
【００８０】
以上、説明したように、実施の形態６によれば、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
以上において本発明は、上述した各実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また、上述した各実施の形態では、炭化珪素基板を用いた場合を例に説明しているが、シリコンを用いた半導体基板（シリコン基板）においても同様の効果を奏する。なお、シリコン基板を用いる場合、水素原子が水素分子となるときの発熱による遷移金属層の発熱温度は、シリコン基板の状態や遷移金属層の融点などに基づいて設定される。また、上述した各実施の形態では、ＭＯＳゲート構造を備えた半導体装置を例に説明しているが、これに限らず、例えば絶縁膜や半導体部などが加熱されることによって素子特性が変化する虞のある素子構造の半導体装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、炭化珪素半導体を用いた半導体デバイスなどに使用されるパワー半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１，３１  炭化珪素基板
２  コンタクト電極
３，２１，２２  水素原子
４，３６  シリサイド層
１１  ドリフト領域
１２  ソース領域
１３  ドレイン領域
１４  ゲート絶縁膜
１５  ゲート電極
１６，３２  層間絶縁膜
１７，１８  ニッケル層
１７ａ，１８ａ  ニッケルシリサイド層
１９  金属積層膜
２３  チタン層
２４  石英基板
３３  コンタクトホール
３４，３５  ニッケル−シリコン層
４１  タングステン層
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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