(57)【要約】【課題】従来、ショットキーバリアダイオードの金属蒸着工程とアニール処理は別の装置を用いており、異なった環境下で処理されるため、バリアメタル層と表面電極層の間に汚染や自然酸化膜が形成され、ダイオード特性の劣化や安定化が図れない問題があった。【解決手段】同一真空装置内にウェハ支持基板、ランプヒーター、第１および第２の蒸発源を設置した真空蒸着装置を用い、ショットキーバリアダイオードのバリアメタル層形成、アニール処理、表面電極形成の３工程を同一真空装置内で連続して行う。大気雰囲気での作業者の介在を排除して３工程を処理できるので、ダイオード特性の向上、安定化、作業工数の削減を実現できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ支持装置と、加熱装置と、複数の蒸発源とを同一装置内に具備することを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記複数の蒸発源には、異なる試料が供給されることを特徴とする蒸着装置。
【請求項３】
ウェハ支持装置と、加熱装置と、第１の蒸発源と、第２の蒸発源とを同一真空槽内に具備することを特徴とする蒸着装置。
【請求項４】
前記第１の蒸発源は、前記ウェハ上に第１の金属層を形成する金属が供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項５】
前記第２の蒸発源は、前記ウェハ上に第２の金属層を形成する金属が供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記加熱装置は、前記ウェハと前記第１の金属層とがショットキー接合を形成する温度より高温まで加熱可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項７】
ウェハ上に第１の金属を蒸着する第１工程と、
前記ウェハに熱処理を施す第２工程と、
前記ウェハ上に第２の金属を蒸着する第３工程とを具備し、
前記第１工程から第２工程または第２工程から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
ウェハ表面に一導電型半導体領域を形成し、該一導電型半導体領域に第１の金属を蒸着する第１工程と、
前記ウェハを加熱装置により熱処理を施して前記第１の金属と前記一導電型半導体領域のショットキー接合を形成する第２工程と、
前記第１の金属層上に表面電極となる第２の金属層を蒸着する第３工程とを具備し、
前記第１から第２工程または第２工程から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１から第３工程を同一真空雰囲気下で行うことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１から第３工程を同一真空槽内で行うことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１および第３工程において前記ウェハを前記加熱装置により低温で加熱した後、第１および第２の金属層をそれぞれ蒸着することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸着装置および半導体装置の製造方法に関し、ショットキーバリアダイオードの特性向上および作業工数の削減を実現する蒸着装置および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造方法においては、真空蒸着工程や熱処理工程を繰り返し行う場合があり、大気雰囲気下での搬送作業など、一般的に最終工程までにウェハが晒される環境の変化が大きい。
【０００３】
図４および図を参照して、ショットキーバリアダイオードを例に、半導体装置の製造方法を説明する。
【０００４】
図４はショットキーバリアダイオードの側面図を示し、その製造方法を説明する。例えばＮ＋型半導体基板１１ａにＮ−型エピタキシャル層１１ｂを積層し、外周付近にＰ＋型領域を形成したウェハ１１を準備する。このウェハ表面にバリアメタル層１３を真空蒸着により設ける。この金属層１３は例えばＴｉである。蒸着後、熱処理を行い、ウェハ１１表面とショットキー接合を形成する。その後、更にＡｌ等を真空蒸着させて表面電極１６を形成する。
【０００５】
図５は、図４のショットキーバリアダイオードの製造方法を示す側面図および概略図である。まず、図５（Ａ）は、バッチ式の真空蒸着装置２０の側面図であり、図５（Ｂ）は製造工程を示す概要図である。
【０００６】
図５（Ａ）の如く、生産装置では、多枚数のウェハ１１に均一に蒸着する必要があり、自転および公転のできるウェハ支持装置（プラネタリドーム）２１を真空槽２５中に複数設ける。プラネタリドーム２１には、多枚数のウェハ１１がセットされる。
【０００７】
真空槽２５内にはランプヒーター２２が設けられており、２００℃程度の低温でウェハ１１を加熱することにより、ウェハ１１表面の脱ガスを行う。その後、このプラネタリドーム２１を回転させながら真空ポンプ２６により圧力を下げ、蒸発源２３から出されるバリアメタル層の金属をウェハ１１表面に蒸着する。
【０００８】
その後、図５（Ｂ）の如く、ウェハ１１を真空蒸着装置２０から搬出し、熱処理を行う低温拡散炉３０に搬送する。この搬送は大気雰囲気下で行われる。低温拡散炉３０ではショットキーバリアダイオードのＶＦ、ＩＲ特性に応じて、Ｔｉであれば例えば４００℃〜５００℃程度の熱処理を施し、ウェハ１１表面と、バリアメタル層１３とのショットキー接合を形成する。
【０００９】
更に、バリアメタル層１３上に表面電極層１６を形成するために、低温拡散炉３０からウェハ１１を搬出し、再度別の真空蒸着装置２０にウェハ１１を搬送する。表面電極層１６用に例えばＡｌ等を蒸発源として、ウェハ１１表面に金属層を真空蒸着し、図４の如きショットキーバリアダイオードが完成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、ショットキーバリアダイオードのバリアメタル層１３の形成から表面電極層１６の形成工程においては、２つの真空蒸着工程の間に、低温拡散炉におけるアニール処理工程を行うため、その間ウェハは異なる環境下に晒される。すなわち、図５（Ｂ）の如く、真空蒸着装置２０と低温拡散炉３０の間で、大気雰囲気下でのウェハ１１の搬送を繰り返すことになり、ウェハ１１表面が汚染したり、自然酸化膜が堆積してしまう。
【００１１】
ショットキーバリアダイオードにおいて、バリアメタル層１３から表面電極層１６まで形成工程は、順方向電圧ＶＦおよび逆方向電流ＩＲ等の装置の特性を決定する重要な工程である。つまり、バリアメタル層１３と表面電極層１６の間が汚染されたり自然酸化膜が形成されてしまうと、自然酸化膜によりバリアメタル層１３と表面電極層１６間の抵抗が増大するなどして、素子の特性が不安定になったり極端に劣化してしまう問題がある。
【００１２】
更には、異なる環境下の搬送を繰り返すと作業工数も増大するため、コストの削減にも限界があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされ、第１に、ウェハ支持装置と、加熱装置と、複数の蒸発源とを同一装置内に具備することにより解決するものである。
【００１４】
また、前記複数の蒸発源には、異なる試料が供給されることを特徴とするものである。
【００１５】
第２に、ウェハ支持装置と、加熱装置と、第１の蒸発源と、第２の蒸発源とを同一真空槽内に具備することにより解決するものである。
【００１６】
また、前記第１の蒸発源は、前記ウェハ上に第１の金属層を形成する金属が供給されることを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記第２の蒸発源は、前記ウェハ上に第２の金属層を形成する金属が供給されることを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記加熱装置は、前記ウェハと前記第１の金属層とがショットキー接合を形成する温度より高温まで加熱可能であることを特徴とするものである。
【００１９】
第３に、ウェハ上に第１の金属を蒸着する第１工程と、前記ウェハに熱処理を施す第２工程と、前記ウェハ上に第２の金属を蒸着する第３工程とを具備し、前記第１工程から第２工程または第２工程から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うことにより解決するものである。
【００２０】
第４に、ウェハ表面に一導電型半導体領域を形成し、該一導電型半導体領域に第１の金属を蒸着する第１工程と、前記ウェハを加熱装置により熱処理を施して前記第１の金属と前記一導電型半導体領域のショットキー接合を形成する第２工程と、前記第１の金属層上に表面電極となる第２の金属層を蒸着する第３工程とを具備し、前記第１から第２工程または第２工程から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うことにより解決するものである。
【００２１】
また、前記第１から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記第１から第３工程を同一真空雰囲気下で行うことを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記第１から第３工程を同一真空槽内で行うことを特徴とするものである。
【００２４】
また、前記第１および第３工程において前記ウェハを前記加熱装置により低温で加熱した後、第１および第２の金属層をそれぞれ蒸着することを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１から図３を参照し、ショットキーバリアダイオードを一例にして、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
まず、図１には、本発明の一実施形態である蒸着装置１０を示す。本発明の蒸着装置１０は、ウェハ支持装置１と、加熱装置２と、第１の蒸発源３と、第２の蒸発源４とから構成され、これらを全て同一真空槽５内に設けるものである。
【００２７】
ウェハ支持装置（プラネタリドーム）１は、多枚数のウェハ１１に均一に蒸着させるため、自転（矢印Ａ）および公転（矢印Ｂ）ができるものである。真空槽５中にこのプラネタリドーム１を複数設け、回転させながら第１および第２の蒸発源３、４から出される試料をウェハ１表面に蒸着する。ウェハ１はプラネタリドーム１の内側に設けられたつめに乗せるようにセットする。蒸発源３、４に入れた試料を所定の温度に加熱し、真空ポンプ６により約１−４Ｐａの圧力まで下げ、金属をそれぞれ蒸発させてウェハ１１表面に蒸着させる。
【００２８】
第１の蒸発源３は、ショットキーバリアダイオードの第１の金属層であるバリアメタル層を形成するための蒸発源である。例えば、Ｔｉ等の金属を供給し、電子ビームによる加熱を行って金属を溶融して蒸発させ、ウェハ１１表面に蒸着させる。
【００２９】
第２の蒸発源４は、ショットキーバリアダイオードの第２の金属層である表面電極層を形成するための蒸発源である。例えば、Ａｌ等の金属を供給し、電子ビームによる加熱を行って金属を溶融して蒸発させ、ウェハ１１表面に蒸着させる。
【００３０】
加熱装置２は、例えばランプヒーターである。ランプヒーター２は、一般的には２００℃程度の低温で蒸着前のウェハ１１を加熱し、ウェハ１１表面の脱ガスを行うものであり、真空槽５内に設けられているものである。しかし、本実施形態においては、ウェハ１１とバリアメタル層とのショットキー接合が形成できる温度以上の高温の加熱が可能なランプヒーター２を用いる。ショットキー接合の形成温度は、使用する金属層や、所望のショットキーバリアダイオードの特性により変動するが、およそ４００℃〜５００℃程度である。すなわち、本実施形態では、好適には６００℃程度までの加熱が可能なランプヒーター２を用いることとする。これにより、真空蒸着装置１０内からウェハを搬出せずに、バリアメタル層と、ウェハ１１表面のショットキー接合、及び第２の金属層である表面電極層が形成できる。また、従来の用途である２００℃程度の加熱によりウェハ１１表面の脱ガスも行えるように、加熱温度の調節が容易にできるものとする。
【００３１】
次に、図２および図３を参照して、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
【００３２】
本発明の半導体装置の製造方法は、ウェハ表面に一導電型半導体領域を形成し、該一導電型半導体領域に第１の金属を蒸着する第１工程と、前記ウェハを加熱装置により熱処理を施して前記第１の金属と前記一導電型半導体領域のショットキー障壁を形成する第２工程と、前記第１の金属層上に表面電極となる第２の金属層を蒸着する第３工程とから構成され、前記第１から第３工程を大気に晒すことなく連続して行うものである。
【００３３】
第１工程：ウェハ表面に一導電型半導体領域を形成し、該一導電型半導体領域に第１の金属を蒸着する工程（図２（Ａ）、図３（Ａ）参照）。
【００３４】
まず、例えばＮ＋型半導体基板１１ａ上にＮ型半導体領域１１ｂを形成し、外周付近にＰ＋型領域１５を形成したウェハ１１（図３（Ａ）参照）を、真空蒸着装置１０内のプラネタリドーム１にセットする。前述の如く、真空蒸着装置１０内には、プラネタリドーム１、ランプヒーター２、第１および第２の蒸発源３、４が設置されている。まずランプヒーター２により１８０℃〜２００℃程度の低温でウェハ１１を加熱し、蒸着面の脱ガスを行う。これにより、蒸着金属膜の密着強度が向上する。
【００３５】
第１の蒸発源３には、バリアメタル層を形成する例えばＴｉ等の金属を供給し、電子ビームにて溶融して蒸発させ、ウェハ１１表面に蒸着させる（図２（Ａ））。このとき、プラネタリドーム１は、自転および公転させることにより全てのウェハに均一にバリアメタル層１３を蒸着させる。
【００３６】
第２工程：ウェハを加熱装置により熱処理を施して前記第１の金属と前記一導電型半導体領域のショットキー接合形成する工程（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）参照）。
【００３７】
引き続き、同一の真空蒸着装置１０内で、プラネタリドーム１にウェハ１１をセットしたままランプヒーター２により熱処理を行う（図２（Ｂ））。これにより、ウェハ１１表面と、バリアメタル層１３とのショットキー接合を形成する。この熱処理の温度は、使用するバリアメタル層１３、および所望のショットキーバリアダイオード特性により適宜選択する。例えば、Ｔｉであれば、４００℃〜５００℃程度である。これにより、バリアメタル層１３はウェハ表面とショットキー接合を形成する（図３（Ｂ））。
【００３８】
このように、真空蒸着装置１０内に設けたランプヒーター２で、ショットキー接合を形成する熱処理を行えるため、バリアメタル層１３の蒸着と、ショットキー接合形成のための熱処理を大気に晒すことなく、連続して行うことができる。
【００３９】
従来の如く低温拡散炉でアニール処理を行う方法と比較して、装置間の搬送作業がないため、作業工数が大幅に短縮されるとともに、同一真空槽内での連続処理が行える。これにより、ウェハ１１表面とバリアメタル層１３の間の汚染や、自然酸化膜の形成による特性変動や劣化のリスクが無くなる利点を有する。
【００４０】
第３工程：第１の金属層上に表面電極となる第２の金属層を蒸着する工程（図２（Ｃ）図３（Ｃ）参照）。
【００４１】
更に引き続き、同一真空蒸着装置１０内で、プラネタリドーム１にウェハ１１をセットしたまま、ランプヒーター２により１８０℃〜２００℃程度の低温でウェハ１１を加熱する。これにより、蒸着面の脱ガスを行い、蒸着金属膜の密着性を向上させる。このように、本実施形態のランプヒーター２は、脱ガスのための低温の熱処理およびショットキー接合形成のための６００℃程度までの高温の熱処理が可能な加熱装置であり、またその加熱温度のコントロールも容易なものである。
【００４２】
第２の蒸発源４には、表面電極層１６を形成する例えばＡｌ等の金属を供給し、電子ビームにて溶融して蒸発させ、ウェハ１１表面に蒸着させる。このとき、プラネタリドーム１は、自転および公転させることにより全てのウェハに均一に表面電極層１６を蒸着させる（図２（Ｃ））。これにより、バリアメタル層１３上に表面電極層１６が形成される（図３（Ｃ））。
【００４３】
従来は、バリアメタル層１３の真空蒸着後、ウェハ１１を一度大気雰囲気下でウェハカセットにセットするなどし、低温拡散炉に搬送して、アニールを行っていた。これにより、バリアメタル層１３から表面電極層１６間の汚染や、自然酸化膜の堆積等により、ダイオード特性が不安定になったり、バリアメタル層１３と表面電極層１６間の抵抗が増大する問題があった。
【００４４】
しかし、本実施形態では、同一の真空蒸着装置１０内で作業者が介入せずにバリアメタル層１３から表面電極層１６までの工程を連続して行えるので、ウェハ表面の汚染や自然酸化膜の堆積を防ぐことができ、また作業工数も大幅に削減できる。
【００４５】
上記の如く、本実施形態では、ショットキーバリアダイオードを例に、２つの蒸発源を有する蒸着装置および半導体装置の製造方法を説明した。しかしこれに限らず、異なる試料が供給される２以上の蒸発源を同一真空槽内に設け、蒸着工程および加熱工程を繰り返し行うものとしても良い。また、加熱装置も加熱可能な温度により複数設けてもよい。これにより、他の半導体素子における多数の蒸着工程またはアニール処理工程を同一真空槽内で行え、作業工程の簡略化と、蒸着層の品質を向上させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、同一真空槽内にウェハ支持装置、ランプヒーター、第１および第２の蒸発源を設置することにより、ショットキーバリアダイオードのバリアメタル層から表面電極層形成工程までを、大気解放せず連続して行うことができる。大気雰囲気での作業者の介在を排除し、同一真空状態を保持したまま形成できるので、バリアメタル層表面が汚染したり自然酸化膜が堆積することもない。
【００４７】
つまり、ショットキー障壁の形成工程の安定化と、ショットキーバリアダイオードの特性の向上を図ることができ、更に作業工数の大幅な削減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着装置を説明する側面図である
【図２】本発明の製造方法を説明するための側面図である。
【図３】本発明の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】従来の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】従来の製造方法を説明するための（Ａ）側面図、（Ｂ）概要図である。
【符号の説明】
１      プラネタリドーム
２      ランプヒーター
３      第１の蒸発源
４      第２の蒸発源
５      真空槽
６      真空ポンプ
１０    真空蒸着装置
１１    ウェハ
１１ａ  Ｎ＋型基板
１１ｂ  Ｎ−型領域
１３    バリアメタル層
１５    Ｐ＋型領域
１６    表面電極層
２０    真空蒸着装置
２１    プラネタリドーム
２２    ランプヒーター
２３    蒸発源
２５    真空槽
２６    真空ポンプ
３０    低温拡散炉
【図１】
2004281525.tif 000003
【図２】
2004281525.tif 000004
【図３】
2004281525.tif 000005
【図４】
2004281525.tif 000006
【図５】
2004281525.tif 000007