(57)【要約】【課題】オーミック電極と配線電極との間における金属の拡散を抑制しつつ、半導体装置における電気抵抗が高くなることを抑制できる。【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にオーミック電極を形成するオーミック電極形成工程であって、オーミック電極のうち半導体基板と接する側とは反対側にアルミニウム層を有するオーミック電極を形成するオーミック電極形成工程と、オーミック電極に対して熱処理を行う熱処理工程と、熱処理された前記オーミック電極におけるアルミニウム層の表面に対して酸処理を行う酸処理工程と、酸処理されたアルミニウム層の表面からみて半導体基板が配されている側とは反対側に、配線電極を形成する配線電極形成工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面にオーミック電極を形成するオーミック電極形成工程であって、前記オーミック電極のうち前記半導体基板と接する側とは反対側にアルミニウム層を有する前記オーミック電極を形成するオーミック電極形成工程と、
前記オーミック電極に対して熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理された前記オーミック電極における前記アルミニウム層の表面に対して酸処理を行う酸処理工程と、
前記酸処理された前記アルミニウム層の表面からみて前記半導体基板が配されている側とは反対側に、配線電極を形成する配線電極形成工程と、を備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、さらに、
前記熱処理前の前記アルミニウム層の表面に対して酸化処理を行う酸化処理工程を、前記オーミック電極形成工程と前記熱処理工程との間に備える半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、さらに、
前記酸処理された前記アルミニウム層の表面に対して、バリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程を、前記酸処理工程と前記配線電極形成工程との間に備え、
前記配線電極形成工程において、前記配線電極は、前記バリアメタル層の表面に対して形成される、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記熱処理工程における前記熱処理の温度は、３５０℃以上６００℃以下である、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記酸処理工程は、バッファードフッ酸を用いて行われる、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記酸処理工程における前記酸処理の処理時間は、１秒以上６０秒以下である、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項２または請求項２に従属する請求項３から請求項６までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記酸化処理工程における酸化処理の処理時間は、５秒以上３００秒以下である、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板は、窒化ガリウムで形成される、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記配線電極は、金、銀、銅のうち少なくとも一種を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項３または請求項３に従属する請求項４から請求項９までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記バリアメタル層は、チタン、窒化チタン、モリブデン、ニッケル、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステンのうち少なくとも一種を含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板、オーミック電極および配線電極を備える半導体装置には、オーミック電極を構成している金属および配線電極を構成している金属が、オーミック電極と配線電極との間で相互に拡散することを抑制するために、オーミック電極と配線電極との間に、バリアメタル層を備えるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５９７６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような半導体装置を製造する方法として、半導体基板、オーミック電極、バリアメタル層および配線電極を形成してから、半導体基板とオーミック電極との接触部分におけるオーミックコンタクトを実現するための熱処理を行う態様では、オーミック電極がバリアメタル層を介して、配線電極の表面まで拡散することがある。このような金属の拡散は、電極同士の密着性の低下および実装不良など半導体装置の信頼性を低下させる。金属の拡散を抑制するために、半導体基板にオーミック電極を形成して熱処理を行ってから、バリアメタル層および配線電極を形成することで、熱処理の際に発生するオーミック電極と配線電極との間における金属の拡散を回避できる。しかし、この製造方法では、半導体装置における電気抵抗が高くなるという問題がある。この問題は、オーミック電極と配線電極との間に、熱処理の際に発生したオーミック電極表面の金属汚染や不純物付着、オーミック電極が大気に曝された際に形成されたオーミック電極表面の酸化膜が存在していたためと考えられる。このような課題を解決するために、オーミック電極と配線電極との間における金属の拡散を抑制しつつ、半導体装置における電気抵抗が高くなることを抑制できる技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。この半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にオーミック電極を形成するオーミック電極形成工程であって、前記オーミック電極のうち前記半導体基板と接する側とは反対側にアルミニウム層を有する前記オーミック電極を形成するオーミック電極形成工程と、前記オーミック電極に対して熱処理を行う熱処理工程と、前記熱処理された前記オーミック電極における前記アルミニウム層の表面に対して酸処理を行う酸処理工程と、前記酸処理された前記アルミニウム層の表面からみて前記半導体基板が配されている側とは反対側に、配線電極を形成する配線電極形成工程と、を備える。このような形態とすれば、オーミック電極形成工程の後、酸化されたアルミニウム層の表面が、表面保護膜として、オーミック電極を熱処理した際、オーミック電極のうち半導体基板が配される側とは反対側を金属汚染や不純物の付着などから保護する。また、酸化されたアルミニウム層の表面は、その後の酸処理工程によって除去される。以上より、金属汚染や不純物の付着がなく酸化膜が存在しないオーミック電極の表面を得ることができる。よって、オーミック電極と配線電極との間における金属の拡散を抑制しつつ、半導体装置における電気抵抗が高くなることを抑制できる。したがって、信頼性の高い半導体装置の製造を実現できる。
【０００７】
（２）上記形態における半導体装置の製造方法において、さらに、前記熱処理前の前記アルミニウム層の表面に対して酸化処理を行う酸化処理工程を、前記オーミック電極形成工程と前記熱処理工程との間に備えてもよい。このような形態とすれば、酸化処理工程がない形態と比べて、アルミニウム層の表面が積極的に酸化されることから、アルミニウム層の表面がより確実に酸化される。このため、酸化されたアルミニウム層の表面は、表面保護膜として、オーミック電極を熱処理した際、オーミック電極のうち半導体基板が配される側とは反対側を金属汚染や不純物の付着などからより確実に保護できる。
【０００８】
（３）上記形態における半導体装置の製造方法において、さらに、前記酸処理された前記アルミニウム層の表面に対して、バリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程を、前記酸処理工程と前記配線電極形成工程との間に備え、前記配線電極形成工程において、前記配線電極は、前記バリアメタル層の表面に対して形成されてもよい。このような形態とすれば、アルミニウム層と配線電極との間にバリアメタル層が製造されるので、配線電極形成工程以降の処理によってアルミニウム層と配線電極との間で金属が拡散されることを抑制できる。
【０００９】
（４）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記熱処理工程における前記熱処理の温度は、３５０℃以上６００℃以下であってもよい。このような形態とすれば、半導体基板とオーミック電極との接触部分におけるオーミックコンタクトを十分に実現できる。
【００１０】
（５）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記酸処理工程は、バッファードフッ酸を用いて行われてもよい。このような形態とすれば、アルミニウム層のうち酸化された表面の部分を効率的に除去できる。
【００１１】
（６）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記酸処理工程における前記酸処理の処理時間は、１秒以上６０秒以下であってもよい。このような形態とすれば、アルミニウム層のうち酸化された表面の部分を、十分に除去することができる。
【００１２】
（７）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記酸化処理工程における酸化処理の処理時間は、５秒以上３００秒以下であってもよい。このような形態とすれば、アルミニウム層の表面を十分に酸化させることができる。
【００１３】
（８）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記半導体基板は、窒化ガリウムで形成されてもよい。このような形態とすれば、窒化ガリウムから形成された半導体基板を備える半導体装置を製造できる。
【００１４】
（９）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記配線電極は、金、銀、銅のうち少なくとも一種を含んでもよい。このような形態とすれば、電気抵抗の低い配線電極を備える半導体装置を製造できる。
【００１５】
（１０）上記形態における半導体装置の製造方法において、前記バリアメタル層は、チタン、窒化チタン、モリブデン、ニッケル、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステンのうち少なくとも一種を含んでもよい。このような形態とすれば、列挙した金属から形成されたバリアメタル層を備える半導体装置を製造できる。
【００１６】
本発明の形態は、半導体装置の製造方法に限るものではなく、例えば、半導体装置や、半導体装置を備える電力変換装置等の形態で実現することができる。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、オーミック電極形成工程の後、酸化されたアルミニウム層の表面が、表面保護膜として、オーミック電極を熱処理した際、オーミック電極のうち半導体基板が配される側とは反対側を金属汚染や不純物の付着などから保護する。また、酸化されたアルミニウム層の表面は、その後の酸処理工程によって除去される。以上より、金属汚染や不純物の付着がなく酸化膜が存在しないオーミック電極の表面を得ることができる。よって、オーミック電極と配線電極との間における金属の拡散を抑制しつつ、半導体装置における電気抵抗が高くなることを抑制できる。したがって、信頼性の高い半導体装置の製造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の製造方法で製造される半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】半導体装置の抵抗値を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．半導体装置の構成
図１は、第１実施形態の製造方法で製造される半導体装置１００の構成を模式的に示す断面図である。図１には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。Ｘ軸は、図１の紙面左から紙面右に向かう軸である。Ｙ軸は、図１の紙面の手前から奥に延びる軸である。Ｚ軸は、図１の紙面下から紙面上に向かう軸である。
【００２０】
半導体装置１００は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いて形成されたＧａＮ系の半導体装置である。本実施形態では、半導体装置１００は、縦型ショットキーバリアダイオードである。本実施形態では、半導体装置１００は、電力制御に用いられ、パワーデバイスとも呼ばれる。半導体装置１００は、半導体基板１１０と、半導体層１２０と、絶縁膜１３０と、アノード電極１４０と、オーミック電極１５０と、バリアメタル層１６０と、配線電極１７０とを備える。
【００２１】
半導体基板１１０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って広がる板状を成す半導体である。本実施形態では、半導体基板１１０は、ＩＩＩ族窒化物半導体であり、ＩＩＩ族窒化物半導体としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）など例示できる。なお、本発明の電力制御用半導体に好適なことから、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）が好ましく、本実施形態では、窒化ガリウム（ＧａＮ）が用いられ、また、その窒化ガリウム（ＧａＮ）には、本発明の作用効果を奏する範囲でアルミニウムやインジウムを含んでもよく、ケイ素やマグネシウムなど不純物を含んでもよい。本実施形態では、半導体基板１１０は、ｎ型の特性を有するｎ型半導体である。本実施形態では、半導体基板１１０は、ケイ素（Ｓｉ）をドナー元素として含有する。
【００２２】
半導体層１２０は、半導体基板１１０の＋Ｚ軸方向側に形成されている。半導体層１２０は、エピタキシャル成長（結晶成長）によって形成された半導体層である。本実施形態では、半導体層１２０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って広がる。本実施形態では、半導体層１２０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）である。本実施形態では、半導体層１２０は、ｎ型の特性を有するｎ型半導体である。本実施形態では、半導体層１２０は、ケイ素（Ｓｉ）をドナー元素として含有する。
【００２３】
絶縁膜１３０は、半導体層１２０の＋Ｚ軸方向側に形成された絶縁体である。本実施形態では、絶縁膜１３０は、半導体層１２０の＋Ｚ軸方向側のうち＋Ｘ軸方向における端側および−Ｘ軸方向における端側に形成されている。本実施形態では、絶縁膜１３０は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）から成る１層の絶縁層によって構成される。他の実施形態では、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などのうち少なくとも１種を含む酸化物、窒化物、酸窒化物によって構成されてもよい。また、絶縁膜１３０は、単層でもよいし、複数の層から形成されてもよい。
【００２４】
アノード電極１４０は、絶縁膜１３０の＋Ｚ軸方向側および半導体層１２０の＋Ｚ軸方向側の面のうち絶縁膜１３０が形成されていない部分の＋Ｚ軸方向側に形成されたショットキー電極である。本実施形態では、アノード電極１４０は、ニッケル（Ｎｉ）から成る１層の金属層によって構成される。他の実施形態では、アノード電極１４０は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などのうち少なくとも１種を含んで構成されていてもよい。また、本実施形態では、アノード電極１４０は、単層から構成されているが、他の実施形態では、複数の層から構成されていてもよい。
【００２５】
オーミック電極１５０は、半導体基板１１０の−Ｚ軸方向側に形成されている。本実施形態では、オーミック電極１５０は、チタン（Ｔｉ）から成るチタン層１５２にアルミニウム（Ａｌ）から成るアルミニウム層１５４を積層して形成される。本実施形態では、チタン層１５２の厚さは、３０ｎｍ（ナノメートル）である。他の実施形態では、チタン層１５２の厚さは、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲内であればよい。本実施形態では、アルミニウム層１５４の厚さは、３００ｎｍである。他の実施形態では、アルミニウム層１５４の厚さは、２００ｎｍから５００ｎｍの範囲内であればよい。他の実施形態では、チタン（Ｔｉ）の代わりにバナジウムから成る層を用いてもよい。
【００２６】
本実施形態では、オーミック電極１５０は、スパッタ法によって形成される。なお、スパッタ法に代えて、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition）法、ＥＢ(Electron Beam)蒸着法および抵抗加熱蒸着法などの方法を用いて、オーミック電極１５０は形成されてもよい。
【００２７】
バリアメタル層１６０は、オーミック電極１５０の−Ｚ軸方向側に形成されている。バリアメタル層１６０は、オーミック電極１５０を構成している金属および配線電極１７０を構成している金属が、オーミック電極１５０と配線電極１７０との間で相互に拡散することを抑制するために設けられた層である。本実施形態では、バリアメタル層１６０の厚さは、１０００ｎｍである。他の実施形態では、バリアメタル層１６０の厚さは、１００ｎｍから２０００ｎｍの範囲内であればよい。
【００２８】
本実施形態では、バリアメタル層１６０は、窒化チタン（ＴｉＮ）を含んで構成されている。他の実施形態では、バリアメタル層１６０は、チタン、窒化チタン、モリブデン、ニッケル、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステンのうち少なくとも一種を含んで構成されていてもよい。また、本実施形態では、バリアメタル層１６０は、単層から構成されているが、他の実施形態では、複数の層から構成されていてもよい。
【００２９】
配線電極１７０は、バリアメタル層１６０の−Ｚ軸方向側に形成されている。本実施形態では、配線電極１７０は、銀を含んで構成されている。他の実施形態では、配線電極１７０は、金、銀、銅のうち少なくとも一種を含んで構成されていてもよい。このような金属を含んで配線電極１７０が構成されているため、電気抵抗の低い配線電極１７０を備える半導体装置１００が製造される。
【００３０】
本実施形態では、配線電極１７０の厚さは、２００ｎｍである。他の実施形態では、配線電極１７０の厚さは、１００ｎｍ以上であればよい。
【００３１】
本実施形態では、配線電極１７０は、スパッタ法によって形成される。なお、スパッタ法に代えて、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＥＢ蒸着法および抵抗加熱蒸着法などの方法を用いて、配線電極１７０は形成されてもよい。
【００３２】
Ａ−２．半導体装置の製造方法
図２は、第１実施形態における半導体装置１００の製造方法を示す工程図である。まず、半導体装置１００の製造者は、半導体基板１１０の表面に対して半導体層１２０を形成する半導体層形成工程を行う（工程Ｐ１１０）。本実施形態では、製造者は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いたエピタキシャル成長によって、半導体層形成工程を行う。
【００３３】
半導体層形成工程の後（工程Ｐ１１０）、製造者は、絶縁膜１３０を形成する絶縁膜形成工程を行う（工程Ｐ１２０）。本実施形態では、製造者は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）を用いて、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）から成る絶縁層を形成することによって、絶縁膜形成工程を行う。本実施形態では、製造者は、形成された絶縁膜１３０のうちＸ軸方向における中央部分をウェットエッチングによって削る。ウェットエッチングに代えて、ドライエッチングを用いてもよく、ドライエッチングとウェットエッチングとを組み合わせてもよい。
【００３４】
絶縁膜形成工程の後（工程Ｐ１２０）、製造者は、絶縁膜１３０および絶縁膜１３０がエッチングされて露出した半導体層１２０の表面に対して、アノード電極１４０を形成するアノード電極形成工程を行う（工程Ｐ１３０）。本実施形態では、製造者は、ＥＢ蒸着法を用いて、アノード電極形成工程を行う。ＥＢ蒸着法に代えて、スパッタ法や抵抗加熱蒸着法を用いてもよい。
【００３５】
アノード電極形成工程の後（工程Ｐ１３０）、製造者は、半導体基板１１０のうち半導体層１２０が形成された側とは反対側の表面に対して、ウェットエッチングするウェットエッチング工程を行う。本実施形態では、ウェットエッチングのエッチャントには、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いた。ＴＭＡＨの他にＫＯＨ（水酸化カリウム）やＨ３ＰＯ４（燐酸）を用いてもよい。また、ウェットエッチング工程の際、アノード電極１４０側をレジストなどで保護してもよい。
【００３６】
アノード電極形成工程の後（工程Ｐ１３０）であって、ウェットエッチング工程を行った後、製造者は、半導体基板１１０のうち半導体層１２０が形成された側とは反対側の表面に、オーミック電極１５０を形成するオーミック電極形成工程を行う（工程Ｐ１４０）。本実施形態では、製造者は、スパッタ法を用いて、チタン層１５２、アルミニウム層１５４の順に積層することによって、オーミック電極形成工程を行う。すなわち、オーミック電極１５０のうち半導体基板１１０と接する側とは反対側にアルミニウム層１５４が形成される。
【００３７】
オーミック電極形成工程の後（工程Ｐ１４０）、製造者は、オーミック電極１５０に対して酸化処理をする酸化処理工程を行う（工程Ｐ１５０）。アルミニウム層１５４の表面には、酸化処理によって、酸化膜が形成される。本実施形態では、製造者は、酸素プラズマ処理によって、酸化処理工程を行う。本実施形態では、酸素プラズマ処理は、印加電力１００Ｗ、圧力１５０Ｐａ、処理時間２４０秒の条件で行う。他の実施形態では、酸素プラズマ処理は、印加電力１００Ｗ、圧力１５０Ｐａ、５秒から３００秒までの範囲内で任意に選択される処理時間の条件で行われてもよい。このような処理時間で酸素プラズマ処理が行われるため、アルミニウム層１５４の表面を十分に酸化させることができる。
【００３８】
酸化処理工程の後（工程Ｐ１５０）、製造者は、酸化処理されたアルミニウム層１５４の表面に対して熱処理をする熱処理工程を行う（工程Ｐ１６０）。熱処理とは、処理対象物の周囲の温度環境を所定の環境とする処理を意味する。本実施形態では、熱処理は、窒素雰囲気下、４５０℃、処理時間３０分の条件で行う。他の実施形態では、熱処理は、窒素雰囲気下、３５０℃から６００℃の範囲内で任意に選択される温度および５分から６０分までの範囲内で任意に選択される処理時間の条件で行われてもよい。このような温度条件で熱処理が行われるため、半導体基板１１０とオーミック電極１５０との接触部分におけるオーミックコンタクトを十分に実現できる。
【００３９】
熱処理工程の後（工程Ｐ１６０）、製造者は、熱処理されたアルミニウム層１５４の表面に対して酸処理をする酸処理工程を行う（工程Ｐ１７０）。本実施形態では、酸処理は、バッファードフッ酸を用いて行う。このため、アルミニウム層１５４のうち酸化された表面である酸化膜の部分を効率的に除去できる。酸処理には、希フッ酸を用いてもよいが、アルミニウムもエッチングされる恐れがあるため、バッファードフッ酸が好ましい。
【００４０】
本実施形態では、酸処理は、処理時間３０秒の条件で行われる。他の実施形態では、酸処理は、１秒から６０秒までの範囲内で任意に選択される処理時間の条件で行われてもよい。このような処理時間の条件で酸処理が行われるため、アルミニウム層１５４のうち酸化膜が形成された部分を十分に除去することができる。
【００４１】
酸処理工程の後（工程Ｐ１７０）、製造者は、酸処理されたアルミニウム層１５４の表面に対してバリアメタル層１６０を形成するバリアメタル層形成工程を行う（工程Ｐ１８０）。本実施形態では、製造者は、スパッタ法を用いて、バリアメタル層形成工程を行う。なお、スパッタ法に代えて、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＥＢ蒸着法および抵抗加熱蒸着法などの方法を用いて、バリアメタル層１６０は形成されてもよい。
【００４２】
バリアメタル層形成工程の後（工程Ｐ１８０）、製造者は、バリアメタル層１６０の表面に対して配線電極１７０を形成する配線電極形成工程を行う（工程Ｐ１９０）。本実施形態では、製造者は、スパッタ法を用いて、配線電極形成工程を行う。なお、スパッタ法に代えて、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＥＢ蒸着法および抵抗加熱蒸着法などの方法を用いて、配線電極１７０は形成されてもよい。工程Ｐ１１０から工程Ｐ１９０を経て、図１における半導体装置１００が完成する。
【００４３】
Ａ−３．評価試験
評価試験において、試験者は、半導体装置１００の他に、半導体装置１００の製造方法とは異なる方法により製造された４つの半導体装置を作製した。４つの半導体装置をそれぞれ、半導体装置２００、半導体装置３００、半導体装置４００、半導体装置５００と呼ぶ。４つの半導体装置の製造方法は、半導体装置１００の製造方法と比べて、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）までは、同様である。また、４つの半導体装置の製造方法において行われる酸化処理、熱処理および酸処理については、半導体装置１００の製造方法と同様の条件にて行われた。
【００４４】
半導体装置２００の製造方法は、半導体装置１００の製造方法から酸化処理工程（工程Ｐ１５０）を省いた方法である。すなわち、半導体装置２００の製造方法では、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）の後、熱処理が行われる。熱処理の後、酸処理が行われてから、アルミニウム層１５４の表面に対するバリアメタル層１６０の形成およびバリアメタル層１６０の表面に対する配線電極１７０の形成が行われることによって、半導体装置２００が完成する。半導体装置２００の製造方法では、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）はないものの、オーミック電極１５０が形成されてから熱処理されるまでの間に、アルミニウム層１５４が大気に曝されることによりアルミニウム層１５４が大気中の酸素と結合して、アルミニウム層１５４の表面に自然酸化膜が形成される。
【００４５】
半導体装置３００の製造方法では、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）の後、連続してアルミニウム層１５４の表面に対するバリアメタル層１６０の形成およびバリアメタル層１６０の表面に対する配線電極１７０の形成が行われる。配線電極１７０が形成された後、熱処理が行われることによって、半導体装置３００が完成する。なお、半導体装置３００の製造方法では、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）および酸処理工程（工程Ｐ１７０）は行われない。
【００４６】
半導体装置４００の製造方法では、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）の後、熱処理が行われる。熱処理の後、アルミニウム層１５４の表面に対するバリアメタル層１６０の形成およびバリアメタル層１６０の表面に対する配線電極１７０の形成が行われることによって、半導体装置４００が完成する。なお、半導体装置４００の製造方法では、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）および酸処理工程（工程Ｐ１７０）は行われない。
【００４７】
半導体装置５００の製造方法は、半導体装置１００の製造方法から酸処理工程（工程Ｐ１７０）を省いた方法である。すなわち、半導体装置５００の製造方法では、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）の後、酸化処理が行われる。酸化処理の後、熱処理が行われてから、アルミニウム層１５４の表面に対するバリアメタル層１６０の形成およびバリアメタル層１６０の表面に対する配線電極１７０の形成が行われることによって、半導体装置５００が完成する。
【００４８】
試験者は、半導体装置１００、２００、３００、４００および５００における配線電極１７０の表面に対して、ＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分析）を行うことにより、オーミック電極１５０から配線電極１７０への金属の拡散の有無について確認を行った。
【００４９】
試験者は、半導体装置３００の配線電極１７０において、オーミック電極１５０を構成している金属であるアルミニウムの検出を確認した。試験者は、半導体装置１００、２００、４００および５００の配線電極１７０においては、アルミニウムが検出されないことを確認した。半導体装置３００では、オーミック電極１５０、バリアメタル層１６０および配線電極１７０の形成後に熱処理を行ったため、オーミック電極１５０のうちアルミニウム層１５４から配線電極１７０へアルミニウムが拡散したものと考えられる。
【００５０】
半導体装置１００、２００、４００および５００の製造方法では、熱処理が行われてから、オーミック電極１５０の表面にバリアメタル層１６０および配線電極１７０が形成されたため、熱処理の際に発生するオーミック電極１５０と配線電極１７０との間におけるアルミニウムの拡散を回避できたと考えられる。
【００５１】
次に、試験者は、半導体装置１００、２００、３００、４００および５００を用いて、順方向におけるＩＶ特性を測定することによって、半導体装置１００、２００、３００、４００および５００の抵抗値を測定した。ここでいう抵抗値とは、半導体基板１１０、半導体層１２０、アノード電極１４０、オーミック電極１５０、バリアメタル層１６０、配線電極１７０およびこれらの間の接触抵抗における電気抵抗値の総和を示す値のことである。
【００５２】
図３は、半導体装置１００、２００、３００、４００および５００の抵抗値を測定した結果を示すグラフである。図３の縦軸は、抵抗値を示す。なお、図中の「アルミニウム検出あり」および「アルミニウム検出なし」は、それぞれの半導体装置におけるＥＤＸ分析の結果を示している。
【００５３】
半導体装置１００の抵抗値は、２６．２ｍΩから３７．５ｍΩの範囲であった。半導体装置２００の抵抗値は、２６．１ｍΩから３９．７ｍΩの範囲であった。半導体装置３００の抵抗値は、２６．６ｍΩから３９．３ｍΩの範囲であった。半導体装置４００の抵抗値は、３３．１ｍΩから５０．８ｍΩの範囲であった。半導体装置５００の抵抗値は、４０．６ｍΩから８５．１ｍΩの範囲であった。本試験にて作製した半導体装置１００，２００，３００，４００および５００の抵抗は、仕様上、４０ｍΩ以下になる設計である。図３の結果より、低抵抗と判断する抵抗値と高抵抗と判断する抵抗値との境界の抵抗値を設計値の上限である４０ｍΩと設定した場合、半導体装置１００、２００、３００は、電気抵抗について低抵抗の半導体装置であると判断された。一方、半導体装置４００および５００は、電気抵抗について高抵抗の半導体装置であると判断された。
【００５４】
半導体装置４００の製造方法では、熱処理を行う前に、オーミック電極１５０の表面に自然酸化膜が形成されることによって、熱処理の際に、自然酸化膜が表面保護膜として、オーミック電極１５０の表面を金属汚染や不純物付着から保護できる。しかしながら、その後、酸処理工程がないため、高抵抗である酸化膜がオーミック電極１５０の表面に存在した状態でバリアメタル層１６０および配線電極１７０が形成されるため、高抵抗となる。半導体装置５００も同様に、酸化膜がオーミック電極１５０の表面に存在しているために高抵抗となる。半導体装置４００と比べて半導体装置５００の方が高抵抗になるのは、半導体装置５００の製造方法は、半導体装置４００の製造方法に酸化処理工程を加えたものであることから、半導体装置５００には、半導体装置４００より多くの酸化膜が存在するためと考えられる。
【００５５】
半導体装置３００の製造方法では、オーミック電極１５０の表面にはバリアメタル層１６０および配線電極１７０が形成された状態、すなわち、オーミック電極１５０が露出していない状態で熱処理が行われたことによりオーミック電極１５０の表面に金属汚染や不純物の付着などが発生しなかったため、また、オーミック電極１５０とバリアメタル層１６０との間に酸化膜が存在しないため、半導体装置３００は、電気抵抗について低抵抗になったと考えられる。
【００５６】
半導体装置１００の製造方法では、熱処理を行う前にオーミック電極１５０の表面に酸化膜が形成されることによって、熱処理の際に、酸化膜が表面保護膜として、オーミック電極１５０の表面を金属汚染および不純物の付着から保護する。半導体装置１００の製造方法では、酸処理によって電気抵抗において高抵抗である酸化膜が除去され、金属汚染や不純物の付着がなく酸化膜が存在しないオーミック電極１５０の表面が得られてから、バリアメタル層１６０および配線電極１７０が形成される。このため、半導体装置１００は、電気抵抗について低抵抗になったと考えられる。
【００５７】
半導体装置２００の製造方法では、熱処理を行う前にオーミック電極１５０の表面に自然酸化膜が形成されることによって、熱処理の際に、自然酸化膜が表面保護膜として、オーミック電極１５０の表面を金属汚染および不純物の付着から保護する。半導体装置２００の製造方法では、酸処理によって電気抵抗において高抵抗である自然酸化膜が除去され、金属汚染や不純物の付着がなく酸化膜が存在しないオーミック電極１５０の表面が得られてから、バリアメタル層１６０および配線電極１７０が形成される。このため、半導体装置２００は、電気抵抗について低抵抗になったと考えられる。
【００５８】
以上説明した第１実施形態の半導体装置１００の製造方法によれば、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）の後、酸化されたアルミニウム層１５４の表面が、表面保護膜として、オーミック電極を熱処理した際、オーミック電極１５０のうち半導体基板１１０が配される側とは反対側を金属汚染や不純物の付着などから保護する。また、酸化されたアルミニウム層１５４の表面は、その後の酸処理工程によって除去される。このため、金属汚染や不純物の付着がなく酸化膜が存在しないオーミック電極１５０の表面を得ることができる。その上に配線電極１７０を形成することによって、オーミック電極１５０と配線電極１７０との間における金属の拡散を抑制しつつ、半導体装置１００の機能として抵抗が高くなることを抑制できる。したがって、信頼性の高い半導体装置１００の製造を実現できる。
【００５９】
また、第１実施形態では、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）を備えるため、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）を備えない半導体装置２００の製造方法と比べて、アルミニウム層１５４の表面が積極的に酸化されることから、アルミニウム層１５４の表面がより確実に酸化される。このため、酸化されたアルミニウム層１５４の表面は、表面保護膜として、オーミック電極１５０を熱処理した際、オーミック電極１５０のうち半導体基板１１０が配される側とは反対側を金属汚染や不純物の付着などからより確実に保護できる。
【００６０】
また、第１実施形態では、バリアメタル層形成工程（工程Ｐ１８０）を備えるため、配線電極形成工程（工程Ｐ１９０）以降の処理によってオーミック電極１５０と配線電極１７０との間で金属が拡散されることを抑制できる。
【００６１】
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
第１実施形態では、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）を備えていたが、本発明はこれに限られない。例えば、半導体装置の製造方法は、半導体装置２００の製造方法のように、半導体装置１００の製造方法から酸化処理工程（工程Ｐ１５０）を省いた方法であってもよい。このような半導体装置の製造方法においても、オーミック電極１５０と配線電極１７０との間における金属の拡散を抑制しつつ、半導体装置における電気抵抗が高くなることを抑制できる。したがって、信頼性の高い半導体装置の製造を実現できる。
【００６２】
Ｂ２．変形例２：
第１実施形態では、バリアメタル層形成工程（工程Ｐ１８０）。を備えていたが、本発明はこれに限られない。例えば、半導体装置の製造方法は、半導体装置１００の製造方法からバリアメタル層形成工程（工程Ｐ１８０）を省いた方法であってもよい。この場合、アルミニウム層１５４の表面に、配線電極１７０が直接形成されることとなる。すなわち、一般的には、酸処理されたアルミニウム層１５４の表面からみて半導体基板１１０が配されている側とは反対側に、配線電極１７０を形成する配線電極形成工程を備える半導体装置の製造方法を、本発明の半導体装置の製造方法に適用してもよい。
【００６３】
Ｂ３．変形例３：
第１実施形態では、半導体層形成工程（工程Ｐ１１０）、絶縁膜形成工程（工程Ｐ１２０）およびアノード電極形成工程（工程Ｐ１３０）を行ってから、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）および酸化処理工程（工程Ｐ１５０）が行われていたが、本発明はこれに限られない。例えば、半導体装置の製造方法は、半導体層形成工程（工程Ｐ１１０）、絶縁膜形成工程（工程Ｐ１２０）およびアノード電極形成工程（工程Ｐ１３０）を行う前に、オーミック電極形成工程（工程Ｐ１４０）および酸化処理工程（工程Ｐ１５０）を行ってもよい。このような半導体装置の製造方法では、オーミック電極１５０のうち半導体基板１１０が配される側とは反対側に酸化膜が形成されているため、オーミック電極１５０は、金属汚染や不純物の付着などから保護されている。よって、酸化処理工程（工程Ｐ１５０）の後に、半導体基板１１０のうちオーミック電極１５０が配される側とは反対側における素子の形成工程を行うといった半導体装置の製造方法におけるプロセス変更にも対応が可能である。
【００６４】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００…半導体装置
１１０…半導体基板
１２０…半導体層
１３０…絶縁膜
１４０…アノード電極
１５０…オーミック電極
１５２…チタン層
１５４…アルミニウム層
１６０…バリアメタル層
１７０…配線電極
２００…半導体装置
３００…半導体装置
４００…半導体装置
５００…半導体装置
【図１】
2018163933.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018163933.tif 000005