(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板の表面上にコンタクト母材膜を形成する工程と、
前記コンタクト母材膜と前記炭化珪素基板を反応させて、前記コンタクト母材膜の材料が前記炭化珪素基板に拡散した拡散層と、前記炭化珪素基板の珪素により珪化したコンタクト母材膜と、炭素系副産物を生成する工程と、
前記炭素系副産物および前記珪化したコンタクト母材膜を、前記炭化珪素基板の前記表面まで、除去する工程と、
前記拡散層の表面の前記炭素系副産物を除去する工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記拡散層の表面の前記炭素系副産物を除去する工程の後に、導体膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記コンタクト母材膜の厚さは、２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記コンタクト母材膜を形成する工程の前に、前記炭素系副産物および前記珪化したコンタクト母材膜を除去する工程でできる前記拡散層の平坦度と同程度の平坦化処理が、前記炭化珪素基板の前記表面に実施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記炭素系副産物および前記珪化したコンタクト母材膜を除去する工程に、ＣＭＰ研磨装置を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記炭素系副産物および前記珪化したコンタクト母材膜を除去する工程に、切削装置を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記拡散層の前記表面の前記炭素系副産物を除去する工程時に、酸素ガスまたは前記酸素ガスと水素ガスの混合ガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記拡散層の前記表面の前記炭素系副産物を除去する工程の後に、エッチング液を用いた酸化膜除去工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記拡散層の前記表面の前記炭素系副産物を除去する工程時に、水素ガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記炭化珪素基板の前記表面と同一面上で、かつ、前記拡散層と接合する導体膜を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法で製造された炭化珪素半導体装置。
【請求項１１】
前記拡散層の前記表面の前記炭素系副産物を除去する工程により、前記拡散層の前記表面に形成されたくぼみと、
前記くぼみを埋めるように、前記拡散層の前記表面上に接合された導体膜とを備えることを特徴とする請求項１または請求項７乃至９のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法で製造された炭化珪素半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超低損失パワーデバイス、高周波電力増幅素子、高温動作スイッチング素子などに使用される炭化珪素半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（以下、ＳｉＣとする。）は、高い降服電界や高い飽和電子速度、高い熱伝導率、高い耐熱性、高い化学的安定性、強靭な機械的強度などの優れた諸物性を備えるとともに、ｐｎ接合の形成が可能で、熱酸化シリコン膜を成長させることもできることから、Ｓｉでは達成できない超低損失パワーデバイスや高周波電力増幅素子、高温動作スイッチング素子などを実現させる半導体材料として古くから期待され、基礎研究が継続的に行われている。最近になって、大口径の比較的高品質な単結晶基板が市販されるようになったのを契機に、半導体産業界において、ＳｉＣ電子デバイスおよびその製造技術の開発が精力的に進められている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記ＳｉＣ電子デバイスの製造工程においては、最低１個のオーミックコンタクトの形成が必要である。当該オーミックコンタクトを形成する従来技術として、例えば、オーミックコンタクト部位にシリサイド電極を形成し、当該シリサイド電極上に上部導体膜を形成して、オーミックコンタクトを完成させる方法が採用されている。具体的には、ＳｉＣ基板上にシリサイドを形成する金属、例えば、Ｎｉからなるコンタクト母材膜をＥＢ蒸着等により形成する。その後、Ａｒ等の不活性雰囲気中で１０００℃の温度で２分間の急速加熱処理（以下、ＲＴＡ処理とする。）を行う。これにより、ＳｉＣ基板とコンタクト母材膜が反応し、ＳｉＣ基板中へＮｉが拡散した層（Ｎｉ拡散層）と、堆積したコンタクト母材膜へＳｉＣ基板中のＳｉと炭素が拡散した層（Ｎｉシリサイド層）ができる。これから、オーミック性を得ることができる。その後、上部導体膜を形成する。上部導体膜は、例えば回路基板に半導体を半田付けする時の半田濡れ性を改善するため、または、ワイヤボンディングの接続性を改善するために設けられる。上部導体膜として、例えば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇ積層膜が用いられる。
【０００４】
しかし、堆積したコンタクト母材膜へ拡散したＳｉＣ基板中の炭素の一部は、Ｎｉシリサイド層の表面まで拡散して表面グラファイト層を形成する。また、上記炭素の残りは、Ｎｉシリサイド層中で凝集して、または、Ｎｉシリサイド層とＮｉ拡散層との界面付近で凝集して、グラファイト粒を形成する。そのため、密着性の悪い表面グラファイト層上に形成された上部導体膜が突然剥離してしまう。更に、半導体素子の長期的な使用等において、Ｎｉシリサイド層中に存在するグラファイト粒、または、Ｎｉシリサイド層とＮｉ拡散層との界面付近に存在するグラファイト粒が上部導体膜との界面へ拡散・析出し、より剥離が生じやすくなる。そこで、ＲＴＡ処理後、例えば、硫過水等を用いた化学エッチング（ウエットエッチング）で、Ｎｉシリサイド層の除去を行う方法（特許文献２参照）も採用されている。当該方法では、Ｎｉ膜、Ａｕ膜からなる上部導体膜を形成している。更に、物理エッチング（ドライエッチング）でＮｉシリサイド層の除去を行う方法（特許文献３参照）もある。
【特許文献１】特開２００３−３１８３９８号公報
【特許文献２】特開２００６−０２４８８０号公報
【特許文献３】特開２００６−２６１６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示した従来の方法では、ＲＴＡ処理後の表面に、化学的に非常に安定な表面グラファイト層が形成されているので、エッチング液がＮｉシリサイド層中に入っていくのを表面グラファイト層が阻止してしまうため、Ｎｉシリサイド層のエッチング除去が困難となるといった問題があった。また、Ｎｉシリサイド層を硫過水等の酸でエッチング除去するのが困難であるという問題もあった。また、特許文献２および３に示した従来の方法では、Ｎｉシリサイド層とＮｉ拡散層との選択性を取ることが困難であるため、エッチングの終了を時間で管理する必要があった。
【０００６】
これにより、Ｎｉシリサイド層を適切にエッチング除去することができず、Ｎ
ｉシリサイド層中に存在するグラファイト粒、または、Ｎｉシリサイド層とＮｉ拡散層との界面付近に存在するグラファイト粒が、半導体素子の長期的な使用により、徐々に上部導体膜との界面へ拡散・析出し、剥がれを生ずるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、炭素系副産物および珪化したコンタクト母材膜を除去する工程の終了を時間で管理する必要がなく、炭素系副産物および珪化したコンタクト母材膜を適切に除去し、導体膜の剥離をより防止できる炭化珪素半導体装置とそ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】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、コンタクト母材膜と炭化珪素基板を反応させて、コンタクト母材膜の材料が炭化珪素基板に拡散した拡散層と、炭化珪素基板の珪素により珪化したコンタクト母材膜と、炭素系副産物を生成する工程と、炭素系副産物および珪化したコンタクト母材膜を、炭化珪素基板の表面まで、除去する工程と、拡散層の表面の炭素系副産物を除去する工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、炭素系副産物および珪化したコンタクト母材膜を除去する工程の終了を時間で管理する必要がなく、炭素系副産物および珪化したコンタクト母材膜を適切に除去することができる。よって、導体膜の剥離をより防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の第１乃至第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置およびその製造方法について、図１乃至図６を参照して説明する。第１乃至第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を用いて製造された炭化珪素半導体装置は、超低損失パワーデバイス、高周波電力増幅素子、高温動作スイッチング素子などに使用されている。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を用いて製造された炭化珪素半導体装置について図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を用いて製造された炭化珪素半導体装置の要部断面図である。図１では、単純なオーミックコンタクトを有する炭化珪素半導体装置を示している。本炭化珪素半導体装置は、炭化珪素（以下、ＳｉＣとする。）基板であるｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１と、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１の表面（以下、ＳｉＣ基板表面１Ａ（図２参照）とする。）上の一部に形成された拡散層であるＮｉ拡散層３と、Ｎｉ拡散層３上に形成された上部導体膜８を備えている。ここで、例えば、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１の（０００１）Ｓｉ面が主面となり、その裏面がコンタクト面になっている。コンタクト面付近、すなわち、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１におけるＮｉ拡散層３との界面付近には、高濃度のｎ型不純物がドープされている。Ｎｉ拡散層３は、後述するように、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に形成されたコンタクト母材膜２（図２参照）をＲＴＡ処理して生成される。更に、Ｎｉ拡散層３は、炭素系副産物であるグラファイト粒４（図２参照）を過剰に含まず、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に対してオーミックコンタクトとなる。一方、上部導体膜８は、実装用のメタライズ膜（例えば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇ積層膜）の場合もあるし、電流取出し用の表面配線（Ａｌ膜やＣｕ膜）の場合もある。第１の実施形態では、上部導体膜８は実装用のメタライズ膜である。
【００１２】
次に、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。図２は図１に示す炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する断面工程図、図３は図２（ｃ）に示すグラファイト粒４および表面グラファイト層６の生成過程を示す図、図４は図２（ｃ）に示す状態の深さ方向の元素分析結果、図５は図２に示す炭化珪素半導体装置の製造方法に使用される研磨装置の斜視図である。第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、図２（ａ）〜（ｆ）に示した工程から構成される。当該製造方法は、図２（ａ）に示す工程のように、まず、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１を１１６０℃でドライ酸化する。当該ドライ酸化により、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１の表面上に熱酸化膜が成長するので、本熱酸化膜を直ちに緩衝フッ酸溶液で除去する。これより、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１の表層に存在する低品質の結晶層を除き、高品質の結晶層を露出させている。この犠牲酸化処理は、コンタクトの低抵抗化を達成するためには、非常に大切な処理であるが、低抵抗コンタクトを求めないのであるなら、省略してもよい。次に、図２（ｂ）に示す工程のように、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１を超純水ですすぎ、乾燥させたところで、ＤＣスパッタリングやＥＢ蒸着などの成膜手段を用いて、ＳｉＣ基板表面１Ａ上の一部にコンタクト母材膜２を形成する。ここで、コンタクト母材膜２の材料は、ＲＴＡ処理でシリサイドを生成し、炭素系副産物を生成する導電性の材料であるＮｉ元素を用いている。また、ＳｉＣ基板表面１Ａ上の一部だけにコンタクト母材膜２を形成するパターニング方法は、例えば蒸着マスクを用いて蒸着する方法でも良いし、リフトオフ法でも良い。コンタクト母材膜２の膜厚は、上部導体膜８の剥離発生に強い影響を与える因子のひとつである。コンタクト母材膜２を厚くすると、後のＲＴＡ処理で生成される炭素系副産物の量が増大し、その結果、上部導体膜８の剥離が発生する危険性が高まる。したがって、コンタクト母材膜２の膜厚はできるだけ薄いほうがよい。しかし、コンタクト母材膜２の膜厚を薄くしすぎると、ある膜厚からコンタクト抵抗が急激に増大するという問題が起こるので、それは好ましくない。コンタクト母材膜２を薄くしていったとき、コンタクト抵抗が急増し始める直前の厚みが最適な膜厚である。例えば、上部導体膜８との界面が非常に平坦な場合には概ね５０ｎｍが、当該界面が微細な凹凸がある研削面のような場合には大体１００ｎｍが、コンタクト母材膜２の厚さの最適値である。また、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１の結晶品質や結晶系、研磨（または研削）の状態によっても最適膜厚は多少変わる。一般的に言って、最適な膜厚は概ね１５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲であり、大抵は２５ｎｍ以上１２５ｎｍ以下の範囲である。
【００１３】
次に、図２（ｃ）に示す工程のように、コンタクト母材膜２を形成した後、直ちに急速加熱処理装置に設置して、水分や酸素を徹底的に除いた高純度のＡｒ等の不活性雰囲気中で１０００℃、２分間の急速加熱処理（以下、ＲＴＡ処理とする。）を実施する。上記ＲＴＡ処理により、珪化したコンタクト母材膜であるＮｉシリサイド層５およびＮｉ拡散層３が生成されるとともに、炭素系副産物であるグラファイト粒４および炭素系副産物である表面グラファイト層６が生成される。ここで、グラファイト粒４および表面グラファイト層６の生成過程について説明する。なお、説明上、図３はＳｉＣ基板表面１Ａを紙面上向きにして示している。図３（ａ）は、図２（ｂ）に示した工程を実施した状態である。次に、図３（ｂ）に示すように、ＲＴＡ処理を実施すると、コンタクト母材膜２の材料であるＮｉ元素がｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に拡散し、ＮｉＳｉを主成分とするＮｉ拡散層３が生成される。同時に、Ｎｉ拡散層３ではＮｉ元素がＳｉ元素と反応することで、ＳｉＣの結合が解かれる。すなわち、Ｎｉ＋ＳｉＣ→ＮｉＳｉ＋Ｃの反応が生じる。コンタクト母材膜２からｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１にＮｉ元素が拡散することから、Ｎｉ元素が増えた分だけ、Ｎｉ拡散層３が膨張する。これから、Ｎｉ拡散層表面３Ａ、すなわち、Ｎｉ拡散層３におけるコンタクト母材膜２
との界面は、ＳｉＣ基板表面１Ａより高くなる。なお、ＳｉＣの結合は強いため、ＳｉＣ単独で加熱されたときはＳｉＣの結合は切れない。
【００１４】
一般に、Ｓｉ元素の拡散速度は、セラミックであるＳｉＣ中よりも、金属であるＮｉ元素中のほうが格段に速い。そのため、Ｎｉ拡散層表面３Ａ付近のＳｉ元素がコンタクト母材膜２へ拡散する。コンタクト母材膜２へ拡散したＳｉ元素１１はコンタクト母材膜２中のＮｉ元素と反応して、高温ではＮｉＳｉより安定なＮｉ２Ｓｉを主成分とするＮｉシリサイド層５を生成する。一方、図３（ｃ）に示すように、Ｎｉ拡散層３のＮｉ拡散層表面３Ａ付近にＣ元素が残り、Ｃ元素の濃度が高いＣ濃度増加部３ＢがＮｉ拡散層表面３Ａ付近に生じる。Ｃ元素は１０００℃ではＮｉ元素およびＳｉ元素と反応しない。そのため、図３（ｄ）に示すように、Ｃ濃度増加部３ＢのＣ元素の一部は、Ｃ濃度増加部３Ｂで凝集してグラファイト粒４となる。よって、ＳｉＣ基板表面１Ａの高さより高い位置にあるＮｉ拡散層表面３Ａ付近にＣ濃度増加部３Ｂが生じ、Ｃ濃度増加部３Ｂにグラファイト粒４が凝集するので、グラファイト粒４の一部はＳｉＣ基板表面１Ａの高さより高い位置にある。また、Ｃ元素の拡散速度は、ＳｉＣ中よりもＮｉ元素中のほうが速い。そのため、図３（ｄ）に示したように、Ｎｉ拡散層３およびＣ濃度増加部３ＢのＣ元素の一部は、Ｎｉシリサイド層５へ拡散する。Ｎｉシリサイド層５へ拡散したＣ元素１２の一部は、Ｎｉシリサイド層５中で凝集して、炭素系副産物であるグラファイト粒（不図示）となる。また、Ｎｉシリサイド層５へ拡散したＣ元素１２の一部は、Ｎｉシリサイド層５の表面、すなわち、Ｎｉシリサイド層５におけるＮｉ拡散層３との界面と対向する面まで拡散する。その後、Ｎｉシリサイド層５の表面で表面グラファイト層６となる。以上の過程を経て、グラファイト粒４および表面グラファイト層６が生成される。
【００１５】
図２（ｃ）に示した工程により生成されたＮｉ拡散層３はｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１との界面で極めて低いコンタクト抵抗を呈するようになる。ここで、図２（ｃ）に示した状態にＡＥＳ分析を行い、深さ方向の元素分布を調べた結果が図４である。図４の横軸はＳｉＯ２スパッタリングレートを用いてスパッタ時間から深さへの換算を行った距離であり、図４の縦軸は各元素の存在割合である。図４において、深さ２００〜５００ｎｍの部分はｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１にＮｉ元素が拡散した部分（Ｎｉ拡散層３）であり、深さ２００ｎｍ未満の部分は蒸着したコンタクト母材膜２に、Ｎｉ元素の拡散で分解したｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に含まれるＳｉ元素が拡散してきて、Ｎｉ２Ｓｉが生成された部分（Ｎｉシリサイド層５）である。また、深さ０ｎｍ付近は表面グラファイト層６である。そのため、深さ０ｎｍ付近のＣ元素の存在割合が高くなっている。
【００１６】
また、図２（ｃ）に示したように、Ｎｉ拡散層３におけるｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１との界面と対向する面は、ＳｉＣ基板表面１Ａと同一平面にある。すなわち、Ｎｉ拡散層３はｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に埋め込まれている。また、Ｎｉシリサイド層５はＳｉＣ基板表面１Ａよりも高い位置に存在している。図２（ｃ）に示した状態の位置関係になるのは、コンタクト母材膜２の厚さがおおよそ２５０ｎｍ以下の場合である。２５０ｎｍよりも厚いと、Ｎｉ元素のｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１への拡散が進みすぎ、Ｎｉ拡散層３におけるｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１との界面と対向する面が、ＳｉＣ基板表面１Ａよりも低い位置に存在する場合がある。これから、コンタクト母材膜２の膜厚は、２５０ｎｍ以下が望ましい。
【００１７】
次に、図２（ｄ）に示す工程のように、グラファイト粒４の一部、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）および表面グラファイト層６の研磨除去を行う。図２（ｄ）に示した工程では、ＣＭＰを用いた方法で研磨除去する。なお、オーミックコンタクトに必要なのは、Ｎｉ拡散層３であるので、Ｎｉシリサイド層５を研磨除去してもコンタクト抵抗には影響を与えない。また、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１におけるコンタクト母材膜２を形成した面、すなわち、ＳｉＣ基板表面１Ａと対向する面にデバイス等の構造が存在している場合、上記デバイス等を保護するため、研磨前にレジストやワックス等をつけると良い。
【００１８】
図５では、図２（ｄ）の工程で使用される簡略化したＣＭＰ研磨装置の斜視図を示している。図５に示すＣＭＰ研磨装置は、駆動モータ２５の駆動力により回転する定盤２４と、定盤２４上に配置された研磨ポリッシャ２３と、ＳｉＣ基板２２を研磨ポリッシャ２３および定盤２４に固定する基板ホルダ２１とを備えている。そして、基板ホルダ２１で固定されたＳｉＣ基板２２の研磨面を、定盤２４と共に回転する研磨ポリッシャ２３が研磨する。そのため、研磨ポリッシャ２３は研磨だれを小さくするために、なるべく硬い素材を用いたほうが良い。なお、ＳｉＣ基板２２は、図２（ｃ）に示した状態を示している。また、ＳｉＣ基板２２のＣＭＰ研磨装置への保持は、研磨面、すなわち、表面グラファイト層６におけるＮｉシリサイド層５との界面と対向する面が研磨ポリッシャ２３と平行になるようにする。砥粒はアルミナ系スラリーを用い、加工液としては、硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）２）、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、ヨウ化カリウム（ＫＩＯ３）等の酸化剤を用いると良いが、これに限らない。
【００１９】
図２（ｄ）に示した研磨除去工程では、表面グラファイト層６が研磨ポリッシャ２３に当たり、研磨される。表面グラファイト層６の研磨除去工程が終了した後、引き続き、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）の研磨除去工程が開始される。当該研磨除去工程は、研磨面がＳｉＣ基板表面１Ａに達するまで実施される。研磨面がＳｉＣ基板表面１Ａまで達すると、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１が硬いため研磨速度が遅くなる。これから、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１は研磨ストッパとして働く。具体的には、表面グラファイト層６およびＮｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）が研磨ポリッシャ２３で研磨されているときは、研磨面と研磨ポリッシャ２３との摩擦が大きいため、駆動モータ２５の駆動電流が大きいものの、研磨面がＳｉＣ基板表面１Ａに達すると、研磨面と研磨ポリッシャ２３との摩擦が減り、駆動モータ２５の駆動電流が減少する。よって、駆動モータ２５の駆動電流を検出することで、図２（ｄ）に示した研磨除去工程の終了時点を確実に判断することができる。
【００２０】
上記のように、表面グラファイト層６およびＮｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）はＳｉＣ基板表面１Ａよりも高い位置に存在し、Ｎｉ拡散層３はｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に埋め込まれている。図２（ｄ）に示した研磨除去工程で、ＳｉＣ基板表面１Ａまで研磨することにより、Ｎｉ拡散層３を残しつつ、表面グラファイト層６およびＮｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）を適切に除去することができる。同時に、ＳｉＣ基板表面１Ａの高さより高い位置にあるグラファイト粒４を取り除くことができる。その後、研磨スラリーや生じた研磨くずを洗浄する。当該洗浄の際、スポンジブラシでスクライビングしたり、超音波を印加すると効率的に洗浄することができる。
【００２１】
次に、図２（ｅ）に示す工程のように、グラファイト粒４におけるＮｉ拡散層３にめり込んだ部分の除去を行う。図２（ｄ）に示した研磨除去工程により、余剰な炭素（表面グラファイト層６、グラファイト粒およびグラファイト粒４）の大部分は除去されているが、Ｎｉシリサイド層５とＮｉ拡散層３との界面付近に存在するグラファイト粒４の一部は、Ｎｉ拡散層３にめり込んでいる場合もある。グラファイト粒４のめり込んだ部分は、図２（ｄ）に示した研磨除去工程では完全には除去できず、Ｎｉ拡散層３に頭を出した状態になっている。そこで、グラファイト粒４におけるＮｉ拡散層３にめり込んだ部分を、必要に応じてプラズマエッチングにより除去を行う。プラズマエッチングのガスに酸素や水素を用いると、これらの元素は炭素と結合しやすいために、炭素の除去を効率的に行うことができる。第１の実施形態では、プラズマエッチングのガスに酸素を用いている。なお、これにより、Ｎｉ拡散層３の表面に酸化膜ができた場合には、当該酸化膜が上部導体膜８との密着性を悪くする懸念があるので、フッ酸等のエッチング液を用いたケミカルエッチングにより、当該酸化膜を除去することが望ましい。当該酸化膜除去工程により、上部導体膜８の密着性を向上でき、信頼性を向上できる。図２（ｅ）に示した工程を経ることにより、図２（ｅ）に示されるようなＮｉ拡散層３の表面に多数のくぼみがついた構造ができる。
【００２２】
次に、図２（ｆ）に示す工程のように、図２（ｅ）に示した状態を十分洗浄する。その後、直ちに、ＤＣスパッタリングあるいは電子ビーム蒸着などの成膜手段を用いて、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇを順に被着させて積層したＴｉ／Ｎｉ／Ａｇ積層膜である上部導体膜８を、Ｎｉ拡散層３の表面に形成する。ここで、上部導体膜８は、Ｎｉ拡散層３の表面にできた多数のくぼみを埋めており、アンカー効果により強固に接合されている。また、上部導体膜８にパターニングが必要な場合は、上部導体膜８の形成後、続けて、フォトリソグラフィーとエッチングを実施するようにする。上部導体膜８を形成することで、半田付け性およびワイヤボンディング接合性が増す。図２（ｆ）に示した工程の実施後、図１に示した、本発明の第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を用いて製造された炭化珪素半導体装置が完成する。
【００２３】
以上より、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を用いることで、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に形成されたコンタクト母材膜２の膜厚を２５０ｎｍ以下とし、表面グラファイト層６およびＮｉシリサイド層５をＳｉＣ基板表面１Ａよりも高い位置に存在させつつ、Ｎｉ拡散層３をｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に埋め込ませることができ、更に、図２（ｄ）に示した研磨除去工程でＳｉＣ基板表面１Ａまで研磨することにより、Ｎｉ拡散層３を残しつつ、グラファイト粒４の一部、表面グラファイト層６およびＮｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）を適切に精度良く除去することができる。また、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１が研磨ストッパとして働くので、従来のようにグラファイト粒４の一部、表面グラファイト層６およびＮｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）を除去する工程の終了を時間で管理する必要がなく、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）を適切に除去することができる。Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）の研磨除去と同時に、ＳｉＣ基板表面１Ａの高さより高い位置にあるグラファイト粒４を取り除くことができる。更に、グラファイト粒４におけるＮｉ拡散層３にめり込んだ部分を、プラズマエッチングにより除去することもでき、上部導体膜８の密着性向上および信頼性向上を実現することができる。これから、Ｎｉ拡散層３は、上部導体膜８の剥離の要因となりうる過剰量の炭素（グラファイト粒４）を実質含まないので、上部導体膜８の初期的な剥離をより防止できる。更に、長期的な使用による、上部導体膜８との界面へのグラファイト粒４の拡散・析出が起こらず、上部導体膜８の剥離をより防止することができる。また、上部導体膜８は、Ｎｉ拡散層３の表面にできた多数のくぼみを埋めており、アンカー効果により強固に接合されていることから、上部導体膜８の密着性向上および信頼性向上を実現することができる。なお、図１に示した炭化珪素半導体装置の実現を可能にしたのは、Ｎｉシリサイド層５とＮｉ拡散層３との界面付近にグラファイト粒４が存在することを発見し、Ｎｉシリサイド層５をＳｉＣ基板表面１Ａよりも高い位置に存在させ、上部導体膜８の形成前に実施する研磨除去工程により、研磨面がＳｉＣ基板表面１Ａに達するまで研磨することで、グラファイト粒４およびＮｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）を適切に精度良く除去したからである。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法について、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法と異なる点を中心に図６を参照して説明する。また、第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法について、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置は、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置と全く同じである。これにより、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。
【００２５】
次に、第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造工程について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法が、第１の実施形態と異なる点は、図２（ｄ）に示した研磨除去工程の代わりに、図６に示す切削除去工程を用いたことだけである。図６に示した切削除去工程では、グラファイト粒４の一部、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）および表面グラファイト層６を除去する際、ＳｉＣ基板表面１Ａに沿わせて、切削装置であるダイヤモンド切削工具３０を動かしている。図６に示した切削除去工程でも、第１の実施形態と同様に、グラファイト粒４の一部、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）および表面グラファイト層６を除去できる。更に、第１の実施形態と異なり、研磨スラリーが必要でなくなるので、研磨スラリーによるＳｉＣ基板２２の汚染が発生せず、洗浄が容易になる。
【００２６】
なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、第１乃至第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図２（ａ）に示した工程で、コンタクトの低抵抗化を達成するため、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１をドライ酸化してできた熱酸化膜を緩衝フッ酸溶液で除去しているが、特にこれに限定されるものでなく、低抵抗コンタクトを求めないのであれば、省略することもできる。
【００２７】
また、第１乃至第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、コンタクト母材膜２の材料としてＮｉ元素を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、ＲＴＡ処理でシリサイドを生成し、炭素系副産物を生成する導電性の材料であれば、他の元素、例えば、Ｃｏ元素でも良い。
【００２８】
また、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図２（ｄ）に示した、グラファイト粒４の一部、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）および表面グラファイト層６の研磨除去する工程で、図５に示したＣＭＰ研磨装置を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、砥石を用いた研削装置を用いても同様の効果を得ることができる。しかし、第１の実施形態のようにＣＭＰ研磨装置を用いた場合、水を用いたポリッシングと比較して、グラファイト粒４の一部、Ｎｉシリサイド層５（図示しないグラファイト粒も含む。）および表面グラファイト層６を選択的に、かつ早く研磨することができる。
【００２９】
また、第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図２（ｄ）に示した研磨除去工程の後、図２（ｅ）に示したプラズマエッチングによる除去工程を実施しているが、特にこれに限定されるものでなく、グラファイト粒４がＮｉ拡散層３にめり込んでいなければ、図２（ｅ）に示した除去工程を実施しなくとも良い。同様に、第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図６に示した切削除去工程の後、図２（ｅ）に示したプラズマエッチングによる除去工程を実施しているが、グラファイト粒４がＮｉ拡散層３にめり込んでいなければ、実施しなくても良い。この場合、ＳｉＣ基板表面１Ａと同一面上で、かつ、拡散層３と接合する上部導体膜８を備える炭化珪素半導体装置が製造できる。
【００３０】
また、第１乃至第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では、図２（ｅ）に示したプラズマエッチングによる除去工程を、酸素ガスを用いて行っているが、特にこれに限定されるものでなく、水素ガスまたは水素ガスと酸素ガスの混合ガスでも良い。
【００３１】
また、第１乃至第２の実施形態では、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板１に形成したＮｉ拡散層３に上部導体膜８を形成する場合について説示したが、特にこれに限定されるものでなく、他の遷移金属炭化物（例えば、ＴｉＣ等）へ金属膜を形成する場合にも利用できる。
【００３２】
また、第１乃至第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法では説示していないが、ＳｉＣ基板表面１Ａ上の一部にコンタクト母材膜２を形成する前に、図２（ｄ）または図６に示した除去工程でできるＮｉ拡散層３の平坦度と同程度の平坦化処理を、ＳｉＣ基板表面１Ａ全体に実施しても良い。最初から荒れた面にＮｉシリサイド層５を形成した場合、Ｎｉシリサイド層５を除去する際に、荒れた面の上部のＮｉシリサイド層５は除去されるが、荒れた面の下部のＮｉシリサイド層５は除去されない。しかし、このようにすれば、図２（ｄ）または図６に示した除去工程でできるＮｉ拡散層３の平坦度と同程度の平坦度をＳｉＣ基板表面１Ａが有することになる。よって、Ｎｉシリサイド層５の平坦度も、Ｎｉ拡散層３の平坦度と同程度となり、Ｎｉシリサイド層５を適切に精度良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を用いて製造された炭化珪素半導体装置の要部断面図
【図２】図１に示す炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する断面工程図
【図３】図２（ｃ）に示すグラファイト粒および表面グラファイト層の生成過程を示す図
【図４】図２（ｃ）に示す状態の深さ方向の元素分析結果
【図５】図２に示す炭化珪素半導体装置の製造方法に使用される研磨装置の斜視図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明する断面工程図
【符号の説明】
【００３４】
１  ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板、１Ａ  ＳｉＣ基板表面、２  コンタクト母材膜、
３  Ｎｉ拡散層、３Ａ  Ｎｉ拡散層表面、３Ｂ  Ｃ濃度増加部、
４  グラファイト粒、５  Ｎｉシリサイド層、６  表面グラファイト層、
８  上部導体膜、１１  コンタクト母材膜へ拡散したＳｉ元素、
１２  Ｎｉシリサイド層へ拡散したＣ元素、
２１  基板ホルダ、２２  ＳｉＣ基板、２３  研磨ポリッシャ、
２４  定盤、２５  駆動モータ、３０  ダイヤモンド切削工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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