WO2013088855A1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, it is possible to manufacture a semiconductor device with stable characteristics by improving the adhesion between an electrode containing aluminum and an interlayer insulating film.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
  • An electrode containing aluminum (Al) may be used as a source electrode of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or an emitter electrode of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the positional relationship between such a source electrode containing Al, a gate electrode, a gate insulating film, and an interlayer insulating film has been studied (for example, US Pat. No. 6,833,562 (Patent Document 1). ) And Japanese Patent Laid-Open No. 2000-012846 (Patent Document 2)).
  • the source electrode may be formed in contact with the surface of the substrate on which the active region is formed and in contact with the sidewall surface of the interlayer insulating film formed on the surface so as to surround the gate electrode. is there.
  • the source electrode is peeled off, and as a result, the device characteristics of the MOSFET may be affected.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the adhesion between an electrode containing aluminum and an interlayer insulating film, and thereby to manufacture a semiconductor device having stable characteristics.
  • a method for manufacturing a semiconductor device is provided.
  • a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of preparing a substrate made of silicon carbide, a step of forming a gate insulating film on the surface of the substrate, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, Forming an interlayer insulating film surrounding the gate electrode on the gate insulating film; forming a contact hole penetrating the interlayer insulating film and exposing the surface of the substrate away from the gate electrode; and a sidewall surface of the contact hole Forming a first metal film that contacts at least one of Ti and Si and does not include Al; and forms a second metal film that contacts and contacts the first metal film and includes Ti, Al, and Si And a step of forming a source electrode containing Ti, Al, and Si by heating the first and second metal films.
  • the first metal film not containing Al means a first metal film substantially not containing Al. That is, the first metal film means a metal film to which Al is not intentionally added, and includes, for example, a first metal film in which Al as an impurity is mixed.
  • the source electrode containing Al is formed as follows. First, a contact hole penetrating the interlayer insulating film surrounding the gate electrode is formed, and a first metal film containing at least one of Ti and Si is formed in contact with the side wall surface of the contact hole. Next, a second metal film containing Ti, Al, and Si is formed in contact with the first metal film. Then, the source electrode containing Ti, Al, and Si is formed by heating the first and second metal films. As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first metal film containing at least one of Ti and Si is formed in advance on the side wall surface of the contact hole, so that the source electrode and the interlayer are formed.
  • Adhesion with the insulating film can be improved. Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device with stable characteristics by improving the adhesion between the source electrode, which is an electrode containing aluminum, and the interlayer insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device can be provided.
  • the second metal film that contacts the surface of the substrate exposed by forming the contact hole may be formed.
  • the step of forming the second metal film includes a first metal layer including Ti, a second metal layer including Al in contact with the first metal layer, and the second metal layer.
  • a second metal film that is in contact with and laminated with a third metal layer containing Si may be formed.
  • a second metal film in which Ti, Al, and Si are mixed may be formed. Thereby, the second metal film can be easily formed.
  • a first metal film having a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less may be formed in the step of forming the first metal film.
  • the thickness of the first metal film can be set within a range necessary for improving the adhesion between the source electrode and the interlayer insulating film.
  • a first metal film containing Ti and not containing Al may be formed in the step of forming the first metal film. Thereby, the adhesion between the source electrode and the interlayer insulating film can be further improved.
  • a semiconductor device having stable characteristics is manufactured by improving the adhesion between the electrode containing aluminum and the interlayer insulating film.
  • the manufacturing method of the semiconductor device which can be provided can be provided.
  • FIG. 3 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET. It is an enlarged view which shows roughly the structure of the 2nd metal film in FIG. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of MOSFET.
  • MOSFET 1 includes a substrate 10 made of silicon carbide, a gate insulating film 20, a gate electrode 30, an interlayer insulating film 40, a source electrode 50, a source wiring 60, and a drain electrode 70.
  • the substrate 10 includes a base substrate 11 and a semiconductor layer 12, and a drift region 13, a body region 14, a source region 15, and a contact region 16 are formed in the semiconductor layer 12.
  • a contact hole 80 that penetrates gate insulating film 20 and interlayer insulating film 40 and exposes main surface 10 ⁇ / b> A of substrate 10 is formed.
  • the base substrate 11 has an n-type conductivity (first conductivity type) by containing an n-type impurity such as N (nitrogen), for example.
  • Drift region 13 is an epitaxial growth layer formed on main surface 11 ⁇ / b> A of base substrate 11. Like the base substrate 11, the drift region 13 has an n-type conductivity by containing an n-type impurity such as N (nitrogen), and its concentration is lower than that of the base substrate 11.
  • the body region 14 includes the main surface 10A of the substrate 10 and is formed in the semiconductor layer 12 so as to be separated from each other.
  • Body region 14 includes a p-type impurity such as Al (aluminum) or B (boron), so that the conductivity type is p-type (second conductivity type).
  • the source region 15 includes the main surface 10A and is formed in each body region 14 so as to be surrounded by the body region 14.
  • Source region 15 includes an n-type impurity such as P (phosphorus), for example, and has n-type conductivity like base substrate 11 and drift region 13. Further, the concentration of the n-type impurity contained in the source region 15 is higher than the concentration of the n-type impurity contained in the drift region 13.
  • contact region 16 is formed in each body region 14 so as to be surrounded by the body region 14 while including the main surface 10 A and adjacent to the source region 15. Similar to body region 14, contact region 16 has a p-type conductivity by containing a p-type impurity such as Al (aluminum) or B (boron), and its concentration is higher than that of body region 14. It is high.
  • a p-type impurity such as Al (aluminum) or B (boron
  • Gate insulating film 20 is made of, for example, SiO 2 (silicon dioxide), and is formed to extend from the upper surface of one source region 15 to the upper surface of the other source region 15 while being in contact with main surface 10A. Yes.
  • the gate electrode 30 is formed to extend from the one source region 15 to the other source region 15 while being in contact with the gate insulating film 20.
  • the gate electrode 30 is made of a conductor such as polysilicon to which impurities are added.
  • the interlayer insulating film 40 is made of, for example, SiO 2 (silicon dioxide), and is formed on the gate insulating film 20 so as to surround the gate electrode 30.
  • the contact hole 80 has a side wall surface 80A and a bottom surface 80B, and is formed through the interlayer insulating film 40 and the gate insulating film 20. As shown in FIG. 1, the side wall surface 80 ⁇ / b> A of the contact hole 80 is constituted by the interlayer insulating film 40 and the gate insulating film 20, and the bottom surface 80 ⁇ / b> B is the upper surface of the source region 15 and the contact region 16.
  • Source electrode 50 is formed in contact hole 80 so as to be in contact with side wall surface 80A and bottom surface 80B.
  • Source electrode 50 is made of an alloy containing Ti, Al, and Si, such as a TiAlSi alloy, and is electrically connected to source region 15.
  • the drain electrode 70 is formed on the main surface 11B opposite to the main surface 11A of the base substrate 11. Similarly to the source electrode 50, the drain electrode 70 is made of, for example, a TiAlSi alloy and is electrically connected to the base substrate 11.
  • the source wiring 60 is formed so as to cover the source electrode 50 and the interlayer insulating film 40.
  • the source wiring 60 is made of a metal such as Al (aluminum), for example, and is electrically connected to the source region 15 via the source electrode 50.
  • MOSFET 1 as a semiconductor device according to the present embodiment.
  • body region 14 drifts in a state where the voltage applied to gate electrode 30 is less than the threshold voltage, that is, in the off state, even if a voltage is applied between source electrode 50 and drain electrode 70.
  • the pn junction formed with the region 13 is reverse-biased and becomes non-conductive.
  • an inversion layer is formed in the body region 14.
  • the source region 15 and the drift region 13 are electrically connected, and a current flows between the source electrode 50 and the drain electrode 70.
  • the MOSFET 1 operates.
  • MOSFET 1 as the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.
  • a substrate preparation step (S10) is performed.
  • steps (S11) to (S14) described below are performed, whereby substrate 10 made of silicon carbide is prepared.
  • a base substrate preparation step is performed.
  • this step (S11) referring to FIG. 3, for example, an ingot (not shown) made of 4H—SiC is sliced to prepare base substrate 11 having an n-type conductivity.
  • step (S12) an epitaxial growth layer forming step is performed.
  • semiconductor layer 12 having an n conductivity type is formed on main surface 11A of base substrate 11 by epitaxial growth.
  • an ion implantation step is performed.
  • this step (S13) referring to FIG. 4, first, for example, Al ions are implanted into a region including main surface 10A of substrate 10 to form a p-type body region in semiconductor layer 12. 14 is formed.
  • P ions are implanted into the body region 14 at a depth shallower than the implantation depth of the Al ions, thereby forming the source region 15 having an n-type conductivity.
  • Al ions are further implanted into the body region 14 to form a contact region 16 adjacent to the source region 15 and having the same depth as that of the source region 15 and having a conductivity type of p type. Is done.
  • a region where none of the body region 14, the source region 15, and the contact region 16 is formed becomes a drift region 13.
  • an activation annealing step is performed as a step (S14).
  • the impurities introduced in the step (S13) are activated by heating the substrate 10.
  • desired carriers are generated in the region where the impurity is introduced.
  • the substrate 10 in which the active region is formed by introducing the impurity is prepared.
  • a gate insulating film forming step is performed.
  • this step (S20) referring to FIG. 5, for example, by heating substrate 10 in an atmosphere containing oxygen, gate insulation made of SiO 2 (silicon dioxide) so as to cover main surface 10A of substrate 10 is covered. A film 20 is formed.
  • gate electrode 30 made of polysilicon containing impurities is formed on gate insulating film 20 by, for example, LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition).
  • interlayer insulating film 40 made of SiO 2 (silicon dioxide) surrounds gate electrode 30 together with gate insulating film 20 by, for example, P (Plasma) -CVD. It is formed on the gate insulating film 20.
  • a contact hole forming step is performed.
  • contact hole 80 having sidewall surface 80A and bottom surface 80B and exposing main surface 10A of substrate 10 is formed.
  • RIE reactive Ion Etching
  • the main surface 10 ⁇ / b> A (source region) of the substrate 10 is made to progress through the interlayer insulating film 40 and the gate insulating film 20. 15 and the upper surface of the contact region 16) are formed.
  • the contact hole 80 is formed away from the gate electrode 30, the gate electrode 30 is surrounded by the gate insulating film 20 and the interlayer insulating film 40 as shown in FIG. Is maintained.
  • first metal film 51 is formed over side wall surface 80A and bottom surface 80B of contact hole 80 and the upper surface of interlayer insulating film 40, for example, by sputtering.
  • a first metal film 51 containing at least one of Ti and Si and not containing Al for example, a first metal film 51 made of Ti or Si, or a first metal film made of a mixed film of Ti and Si. 51, or a first metal film 51 made of a laminated film of Ti and Si is formed.
  • an etching step is performed as a step (S70).
  • dry etching is performed from the main surface 10A side of the substrate 10 to form the upper surface of the interlayer insulating film 40 and the bottom surface 80B of the contact hole 80.
  • the first metal film 51 is removed, and the first metal film 51 formed on the side wall surface 80A of the contact hole 80 remains.
  • a second metal film forming step is performed.
  • a second metal film 52 containing Ti, Al and Si is formed in contact with the first metal film 51.
  • first metal layer 52a containing Ti, second metal layer 52b containing Al in contact with first metal layer 52a A second metal film 52 having a structure in which a third metal layer 52c containing Si and in contact with the metal layer 52b is laminated is formed.
  • the second metal film 52 made of the laminated film of the first to third metal layers 52a, 52b and 52c may be formed, and Ti, Al, and Si may be simultaneously formed.
  • the second metal film 52 in which Ti, Al, and Si are mixed may be formed by sputtering.
  • an etching step is performed as a step (S90).
  • the second metal film 52 formed on the upper surface of the interlayer insulating film 40 is mainly formed by performing dry etching from the main surface 10A side of the substrate 10.
  • the second metal film 52 formed in contact with the first metal film 51 and the bottom surface 80B of the contact hole 80 is removed.
  • step (S100) a third metal film forming step is performed.
  • step (S100) referring to FIG. 13, third metal film 71 made of, for example, Ti, Al, and Si is formed on main surface 11B of base substrate 11 in the same manner as second metal film 52. .
  • an alloying annealing step is performed as a step (S110).
  • this step (S100) referring to FIG. 1, the first and second metal films 51, 52 formed in the steps (S60) and (S80) and the first metal film formed in the step (S100).
  • the three metal films 71 are heated. Thereby, alloying of Ti, Al, and Si proceeds, and the source electrode 50 and the drain electrode 70 made of a TiAlSi alloy are formed.
  • a wiring formation step is performed.
  • source wiring 60 made of a conductor such as Al is formed on contact with source electrode 50, for example, by vapor deposition.
  • MOSFET 1 is manufactured, and the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment is completed.
  • the source electrode 50 containing Al is formed as follows. First, a contact hole 80 penetrating through the interlayer insulating film 40 surrounding the gate electrode 30 is formed, contacting the side wall surface 80A of the contact hole 80, and a first metal film 51 containing at least one of Ti and Si is formed. . Next, a second metal film 52 containing Ti, Al and Si is formed in contact with the first metal film 51. Then, by heating the first and second metal films 51 and 52, the source electrode 50 containing Ti, Al, and Si is formed.
  • the first metal film 51 that is in contact with the sidewall surface 80A of the contact hole 80 and includes at least one of Ti and Si is formed in advance. Adhesion between the source electrode 50 and the interlayer insulating film 40 can be improved. Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, MOSFET 1 having stable characteristics can be manufactured by improving the adhesion between source electrode 50 containing aluminum and interlayer insulating film 40.
  • the second metal film 52 that contacts the main surface 10A of the substrate 10 exposed by forming the contact hole 80 is formed. It may remain so as to cover main surface 10A.
  • the composition ratio of Ti, Al, and Si in the second metal film 52 can be adjusted by forming the second metal film 52 that reliably contacts the main surface 10A of the substrate 10 as in the present embodiment. It becomes easy. As a result, MOSFET 1 having stable characteristics can be manufactured more easily.
  • the first metal film 51 having a thickness of 0.1 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less may be formed. As described above, the thickness of the first metal film 51 can be set within a range necessary and sufficient for improving the adhesion between the source electrode 50 and the interlayer insulating film 40.
  • the first metal film 51 containing Ti and not containing Al may be formed. Thereby, the adhesion between the source electrode 50 and the interlayer insulating film 40 can be further improved.
  • the source electrode 50 may be an electrode having a carrier supply function similarly to this, and for example, an IGBT emitter electrode or the like can be employed.
  • the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is particularly advantageous in a method for manufacturing a semiconductor device that requires manufacturing a semiconductor device having stable characteristics by improving the adhesion between an electrode containing aluminum and an interlayer insulating film. Can be applied to.
  • MOSFET MOSFET
  • 10 substrate 11 base substrate, 10A, 11A, 11B main surface, 12 semiconductor layer, 13 drift region, 14 body region, 15 source region, 16 contact region, 20 gate insulating film, 30 gate electrode, 40 interlayer insulation Film, 50 source electrode, 51 first metal film, 52 second metal film, 52a first metal layer, 52b second metal layer, 52c third metal layer, 60 source wiring, 70 drain electrode, 71 third metal film, 80 contact holes, 80A side wall, 80B bottom.

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Abstract

　半導体装置の製造方法は、基板（１０）を準備する工程と、ゲート絶縁膜（２０）を形成する工程と、ゲート電極（３０）を形成する工程と、ゲート電極（３０）を取り囲む層間絶縁膜（４０）を形成する工程と、層間絶縁膜（４０）を貫通し、基板（１０）の主表面（１０Ａ）を露出させるコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホールの側壁面上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含み、Ａｌを含まない第１金属膜（５１）を形成する工程と、第１金属膜（５１）上に接触し、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含む第２金属膜（５２）を形成する工程と、第１および第２金属膜（５１，５２）を加熱することにより、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含むソース電極を形成する工程とを備えている。

Description

半導体装置の製造方法
　本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、より特定的には、アルミニウムを含む電極と層間絶縁膜との密着性を向上させることにより、特性の安定した半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法に関するものである。
　ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のソース電極やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のエミッタ電極には、アルミニウム（Ａｌ）を含む電極が採用される場合がある。そして、たとえばＭＯＳＦＥＴにおいては、このようなＡｌを含むソース電極と、ゲート電極、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜との位置関係等について検討されている（たとえば、米国特許６８３３５６２号明細書（特許文献１）および特開２０００－０１２８４６号公報（特許文献２）参照）。
米国特許６８３３５６２号明細書 特開２０００－０１２８４６号公報
　ＭＯＳＦＥＴにおいて、ソース電極は、活性領域が形成された基板の表面上に接触するとともに、当該表面上においてゲート電極を取り囲むように形成された層間絶縁膜の側壁面に接触して形成される場合がある。ここで、ソース電極と層間絶縁膜との密着性が不十分である場合にはソース電極の剥がれが生じ、結果としてＭＯＳＦＥＴのデバイス特性に影響を与える場合がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルミニウムを含む電極と層間絶縁膜との密着性を向上させることにより、特性の安定した半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。
　本発明に従った半導体装置の製造方法は、炭化珪素からなる基板を準備する工程と、基板の表面上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極を取り囲む層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜を貫通し、基板の上記表面を露出させるコンタクトホールをゲート電極から離れて形成する工程と、コンタクトホールの側壁面上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含み、Ａｌを含まない第１金属膜を形成する工程と、第１金属膜上に接触し、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含む第２金属膜を形成する工程と、第１および第２金属膜を加熱することにより、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含むソース電極を形成する工程とを備えている。
　ここで、Ａｌを含まない第１金属膜とは、Ａｌを実質的に含まない第１金属膜を意味する。すなわち、当該第１金属膜は、意図的にＡｌが添加されない金属膜を意味し、たとえば不純物としてのＡｌが混入した第１金属膜をも含む。
　本発明に従った半導体装置の製造方法においては、Ａｌを含むソース電極は、以下のようにして形成される。まず、ゲート電極を取り囲む層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールが形成され、当該コンタクトホールの側壁面上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含む第１金属膜が形成される。次に、第１金属膜上に接触し、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含む第２金属膜が形成される。そして、第１および第２金属膜が加熱されることにより、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含むソース電極が形成される。このように、本発明に従った半導体装置の製造方法においては、コンタクトホールの側壁面上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含む第１金属膜を予め形成することにより、ソース電極と層間絶縁膜との密着性を向上させることができる。したがって、本発明に従った半導体装置の製造方法によれば、アルミニウムを含む電極であるソース電極と層間絶縁膜との密着性を向上させることにより、特性の安定した半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
　上記半導体装置の製造方法において、第２金属膜を形成する工程では、コンタクトホールを形成することにより露出した基板の上記表面に接触する第２金属膜が形成されてもよい。
　このように、コンタクトホールを形成することにより露出した基板の上記表面に確実に接触する第２金属膜を形成することにより、特性の安定した半導体装置をより容易に製造することができる。
　上記半導体装置の製造方法において、第２金属膜を形成する工程は、Ｔｉを含む第１金属層と、第１金属層上に接触しＡｌを含む第２金属層と、第２金属層上に接触しＳｉを含む第３金属層とが積層された第２金属膜が形成されてもよい。また、上記半導体装置の製造方法において、第２金属膜を形成する工程では、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉが混合された第２金属膜が形成されてもよい。これにより、第２金属膜を容易に形成することができる。
　上記半導体装置の製造方法において、第１金属膜を形成する工程では、０．１μｍ以上１μｍ以下の厚みを有する第１金属膜が形成されてもよい。このように、第１金属膜の厚みは、ソース電極と層間絶縁膜との密着性を向上させるために必要な範囲内に設定することができる。
　上記半導体装置の製造方法において、第１金属膜を形成する工程では、Ｔｉを含み、Ａｌを含まない第１金属膜が形成されてもよい。これにより、ソース電極と層間絶縁膜との密着性を一層向上させることができる。
　以上の説明から明らかなように、本発明に従った半導体装置の製造方法によれば、アルミニウムを含む電極と層間絶縁膜との密着性を向上させることにより、特性の安定した半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
ＭＯＳＦＥＴの構造を示す概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を概略的に示すフローチャートである。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。 図１１中の第２金属膜の構造を概略的に示す拡大図である。 ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
　まず、本実施の形態に係る半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１の構造について説明する。図１を参照して、ＭＯＳＦＥＴ１は、炭化珪素からなる基板１０と、ゲート絶縁膜２０と、ゲート電極３０と、層間絶縁膜４０と、ソース電極５０と、ソース配線６０と、ドレイン電極７０とを備えている。基板１０は、ベース基板１１と、半導体層１２とを含み、また半導体層１２には、ドリフト領域１３と、ボディ領域１４と、ソース領域１５と、コンタクト領域１６とが形成されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１には、ゲート絶縁膜２０と層間絶縁膜４０とを貫通し、基板１０の主表面１０Ａを露出させるコンタクトホール８０が形成されている。
　ベース基板１１は、たとえばＮ（窒素）等のｎ型不純物を含むことにより導電型がｎ型（第１導電型）となっている。ドリフト領域１３は、ベース基板１１の主表面１１Ａ上に形成されたエピタキシャル成長層である。ドリフト領域１３は、ベース基板１１と同様に、たとえばＮ（窒素）等のｎ型不純物を含むことにより導電型がｎ型となっており、その濃度はベース基板１１よりも低くなっている。
　ボディ領域１４は、基板１０の主表面１０Ａを含み、半導体層１２内に互いに分離して形成されている。ボディ領域１４は、たとえばＡｌ（アルミニウム）やＢ（硼素）などのｐ型不純物を含むことにより、導電型がｐ型（第２導電型）となっている。
　ソース領域１５は、主表面１０Ａを含み、ボディ領域１４に取り囲まれるように各々のボディ領域１４内に形成されている。ソース領域１５は、たとえばＰ（リン）などのｎ型不純物を含むことにより、ベース基板１１およびドリフト領域１３と同様に導電型がｎ型となっている。また、ソース領域１５に含まれるｎ型不純物の濃度は、ドリフト領域１３に含まれるｎ型不純物の濃度よりも高くなっている。
　コンタクト領域１６は、ソース領域１５と同様に、主表面１０Ａを含みつつボディ領域１４に取り囲まれ、かつソース領域１５に隣接するように各々のボディ領域１４内に形成されている。コンタクト領域１６は、ボディ領域１４と同様に、たとえばＡｌ（アルミニウム）やＢ（硼素）などのｐ型不純物を含むことにより導電型がｐ型となっており、その濃度は、ボディ領域１４よりも高くなっている。
　ゲート絶縁膜２０は、たとえばＳｉＯ２（二酸化珪素）からなり、主表面１０Ａ上に接触しつつ、一方のソース領域１５の上面から他方のソース領域１５の上面にまで延在するように形成されている。
　ゲート電極３０は、ゲート絶縁膜２０上に接触しつつ、一方のソース領域１５上から他方のソース領域１５上にまで延在するように形成されている。ゲート電極３０は、たとえば不純物が添加されたポリシリコンなどの導電体からなっている。
　層間絶縁膜４０は、たとえばＳｉＯ２（二酸化珪素）からなり、ゲート絶縁膜２０上にゲート電極３０を取り囲むように形成されている。コンタクトホール８０は、側壁面８０Ａと底面８０Ｂとを有し、層間絶縁膜４０およびゲート絶縁膜２０を貫通して形成されている。また、図１に示すように、コンタクトホール８０の側壁面８０Ａは層間絶縁膜４０およびゲート絶縁膜２０により構成され、また、底面８０Ｂはソース領域１５およびコンタクト領域１６の上面となっている。
　ソース電極５０は、コンタクトホール８０内において、側壁面８０Ａおよび底面８０Ｂ上に接触するように形成されている。また、ソース電極５０は、たとえばＴｉＡｌＳｉ合金などのＴｉ、ＡｌおよびＳｉを含む合金からなっており、ソース領域１５に対して電気的に接続されている。
　ドレイン電極７０は、ベース基板１１の主表面１１Ａとは反対側の主表面１１Ｂ上に形成されている。ドレイン電極７０は、ソース電極５０と同様に、たとえばＴｉＡｌＳｉ合金からなっており、ベース基板１１に対して電気的に接続されている。
　ソース配線６０は、ソース電極５０および層間絶縁膜４０を覆うように形成されている。ソース配線６０は、たとえばＡｌ（アルミニウム）等の金属からなっており、ソース電極５０を介してソース領域１５と電気的に接続されている。
　次に、本実施の形態に係る半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１の動作について説明する。図１を参照して、ゲート電極３０に印加された電圧が閾値電圧未満の状態、すなわちオフ状態では、ソース電極５０とドレイン電極７０との間に電圧が印加されても、ボディ領域１４とドリフト領域１３との間に形成されるｐｎ接合が逆バイアスとなり、非導通状態となる。一方、ゲート電極３０に閾値電圧以上の電圧が印加されると、ボディ領域１４に反転層が形成される。その結果、ソース領域１５とドリフト領域１３とが電気的に接続され、ソース電極５０とドレイン電極７０との間に電流が流れる。以上のようにして、ＭＯＳＦＥＴ１は動作する。
　次に、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図１～図１３を参照して説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、上記本実施の形態に係る半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１が製造される。図２を参照して、まず、基板準備工程（Ｓ１０）が実施される。この工程（Ｓ１０）では、以下に説明する工程（Ｓ１１）～（Ｓ１４）が実施されることにより、炭化珪素からなる基板１０が準備される。
　まず、工程（Ｓ１１）として、ベース基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１１）では、図３を参照して、たとえば４Ｈ－ＳｉＣからなるインゴット（図示しない）をスライスすることにより、導電型がｎ型のベース基板１１が準備される。
　次に、工程（Ｓ１２）として、エピタキシャル成長層形成工程が実施される。この工程（Ｓ１２）では、図３を参照して、エピタキシャル成長により、ベース基板１１の主表面１１Ａ上に導電型がｎ型の半導体層１２が形成される。
　次に、工程（Ｓ１３）として、イオン注入工程が実施される。この工程（Ｓ１３）では、図４を参照して、まず、たとえばＡｌイオンが、基板１０の主表面１０Ａを含む領域に注入されることにより、半導体層１２内に導電型がｐ型のボディ領域１４が形成される。次に、たとえばＰイオンが、上記Ａｌイオンの注入深さよりも浅い深さでボディ領域１４内に注入されることにより、導電型がｎ型のソース領域１５が形成される。そして、たとえばＡｌイオンが、ボディ領域１４内にさらに注入されることにより、ソース領域１５と隣接し、かつソース領域１５と同等の深さを有し、導電型がｐ型のコンタクト領域１６が形成される。また、半導体層１２において、ボディ領域１４、ソース領域１５およびコンタクト領域１６のいずれも形成されない領域は、ドリフト領域１３となる。
　次に、工程（Ｓ１４）として、活性化アニール工程が実施される。この工程（Ｓ１４）では、基板１０を加熱することにより、上記工程（Ｓ１３）にて導入された不純物が活性化される。これにより、不純物が導入された領域において所望のキャリアが生成する。このようにして、上記工程（Ｓ１１）～（Ｓ１４）が実施されることにより、不純物の導入により活性領域が形成された基板１０が準備される。
　次に、工程（Ｓ２０）として、ゲート絶縁膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図５を参照して、たとえば酸素を含む雰囲気中において基板１０を加熱することにより、基板１０の主表面１０Ａ上を覆うようにＳｉＯ２（二酸化珪素）からなるゲート絶縁膜２０が形成される。
　次に、工程（Ｓ３０）として、ゲート電極形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図６を参照して、たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、不純物を含むポリシリコンからなるゲート電極３０がゲート絶縁膜２０上に形成される。
　次に、工程（Ｓ４０）として、層間絶縁膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、図７を参照して、たとえばＰ（Ｐｌａｓｍａ）－ＣＶＤ法により、ＳｉＯ２（二酸化珪素）からなる層間絶縁膜４０が、ゲート絶縁膜２０とともにゲート電極３０を取り囲むようにゲート絶縁膜２０上に形成される。
　次に、工程（Ｓ５０）として、コンタクトホール形成工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図８を参照して、側壁面８０Ａおよび底面８０Ｂを有し、基板１０の主表面１０Ａを露出させるコンタクトホール８０が形成される。具体的には、たとえばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのエッチング方法を用いて、層間絶縁膜４０およびゲート絶縁膜２０を貫通するようにエッチングを進行させることにより、基板１０の主表面１０Ａ（ソース領域１５およびコンタクト領域１６の上面）を露出させるコンタクトホール８０が形成される。また、この工程（Ｓ５０）では、コンタクトホール８０は、ゲート電極３０から離れて形成されるため、図８に示すようにゲート電極３０がゲート絶縁膜２０と層間絶縁膜４０とにより取り囲まれた状態が維持される。
　次に、工程（Ｓ６０）として、第１金属膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、図９を参照して、たとえばスパッタリングにより、コンタクトホール８０の側壁面８０Ａおよび底面８０Ｂ、ならびに層間絶縁膜４０の上面に亘り第１金属膜５１が形成される。この工程（Ｓ６０）では、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含み、Ａｌを含まない第１金属膜５１、たとえばＴｉまたはＳｉからなる第１金属膜５１、ＴｉおよびＳｉの混合膜からなる第１金属膜５１、あるいはＴｉおよびＳｉの積層膜からなる第１金属膜５１が形成される。
　次に、工程（Ｓ７０）として、エッチング工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、図１０中矢印に示すように、基板１０の主表面１０Ａ側よりドライエッチングを実施することにより、層間絶縁膜４０の上面およびコンタクトホール８０の底面８０Ｂ上に形成された第１金属膜５１が除去され、コンタクトホール８０の側壁面８０Ａ上に形成された第１金属膜５１が残存する。
　次に、工程（Ｓ８０）として、第２金属膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ８０）では、第１金属膜５１上に接触し、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含む第２金属膜５２が形成される。具体的には、図１１および図１２を参照して、たとえばスパッタリングにより、Ｔｉを含む第１金属層５２ａと、第１金属層５２ａ上に接触しＡｌを含む第２金属層５２ｂと、第２金属層５２ｂ上に接触しＳｉを含む第３金属層５２ｃとが積層された構造を有する第２金属膜５２が形成される。また、この工程（Ｓ８０）では、上述のように、第１～３金属層５２ａ，ｂ，ｃの積層膜からなる第２金属膜５２が形成されてもよいし、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを同時にスパッタリングすることによりＴｉ、ＡｌおよびＳｉが混合された第２金属膜５２が形成されてもよい。
　次に、工程（Ｓ９０）として、エッチング工程が実施される。この工程（Ｓ９０）では、図１３中矢印に示すように、基板１０の主表面１０Ａ側よりドライエッチングを実施することにより、層間絶縁膜４０の上面に形成された第２金属膜５２が主に除去され、第１金属膜５１およびコンタクトホール８０の底面８０Ｂ上に接触して形成された第２金属膜５２が残存する。
　次に、工程（Ｓ１００）として、第３金属膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ１００）では、図１３を参照して、ベース基板１１の主表面１１Ｂ上に、第２金属膜５２と同様に、たとえばＴｉ、ＡｌおよびＳｉからなる第３金属膜７１が形成される。
　次に、工程（Ｓ１１０）として、合金化アニール工程が実施される。この工程（Ｓ１００）では、図１参照して、上記工程（Ｓ６０）および（Ｓ８０）にて形成された第１および第２金属膜５１，５２、ならびに上記工程（Ｓ１００）にて形成された第３金属膜７１が加熱される。これにより、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉの合金化が進行し、ＴｉＡｌＳｉ合金からなるソース電極５０およびドレイン電極７０が形成される。
　次に、工程（Ｓ１２０）として、配線形成工程が実施される。この工程（Ｓ１２０）では、図１を参照して、たとえば蒸着法により、Ａｌなどの導電体からなるソース配線６０が、ソース電極５０上に接触するように形成される。上記工程（Ｓ１０）～（Ｓ１２０）が実施されることにより、ＭＯＳＦＥＴ１が製造され、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法が完了する。
　以上のように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、Ａｌを含むソース電極５０は、以下のようにして形成される。まず、ゲート電極３０を取り囲む層間絶縁膜４０を貫通するコンタクトホール８０が形成され、コンタクトホール８０の側壁面８０Ａ上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含む第１金属膜５１が形成される。次に、第１金属膜５１上に接触し、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含む第２金属膜５２が形成される。そして、第１および第２金属膜５１，５２が加熱されることにより、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含むソース電極５０が形成される。このように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、コンタクトホール８０の側壁面８０Ａ上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含む第１金属膜５１を予め形成することにより、ソース電極５０と層間絶縁膜４０との密着性を向上させることができる。したがって、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、アルミニウムを含むソース電極５０と層間絶縁膜４０との密着性を向上させることにより、特性の安定したＭＯＳＦＥＴ１を製造することができる。
　また、上記本実施の形態の工程（Ｓ８０）では、コンタクトホール８０を形成することにより露出した基板１０の主表面１０Ａに接触する第２金属膜５２が形成されたが、第１金属膜５１が主表面１０Ａを覆うように残存していてもよい。しかし、上記本実施の形態のように、基板１０の主表面１０Ａに確実に接触する第２金属膜５２を形成することにより、第２金属膜５２におけるＴｉ、ＡｌおよびＳｉの組成比の調整が容易になる。その結果、特性の安定したＭＯＳＦＥＴ１をより容易に製造することができる。
　また、上記本実施の形態の工程（Ｓ６０）では、０．１μｍ以上１μｍ以下の厚みを有する第１金属膜５１が形成されてもよい。このように、第１金属膜５１の厚みは、ソース電極５０と層間絶縁膜４０との密着性を向上させるために必要かつ十分な範囲内に設定することができる。
　また、上記本実施の形態の工程（Ｓ６０）では、Ｔｉを含み、Ａｌを含まない第１金属膜５１が形成されてもよい。これにより、ソース電極５０と層間絶縁膜４０との密着性を一層向上させることができる。
　また、上記本実施の形態において、ソース電極５０は、これと同様にキャリア供給機能を有する電極であればよく、たとえばＩＧＢＴのエミッタ電極等を採用することができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　本発明の半導体装置の製造方法は、アルミニウムを含む電極と層間絶縁膜との密着性を向上させることにより、特性の安定した半導体装置を製造することが要求される半導体装置の製造方法において特に有利に適用され得る。
　１　ＭＯＳＦＥＴ、１０　基板、１１　ベース基板、１０Ａ，１１Ａ，１１Ｂ　主表面、１２　半導体層、１３　ドリフト領域、１４　ボディ領域、１５　ソース領域、１６　コンタクト領域、２０　ゲート絶縁膜、３０　ゲート電極、４０　層間絶縁膜、５０　ソース電極、５１　第１金属膜、５２　第２金属膜、５２ａ　第１金属層、５２ｂ　第２金属層、５２ｃ　第３金属層、６０　ソース配線、７０　ドレイン電極、７１　第３金属膜、８０　コンタクトホール、８０Ａ　側壁面、８０Ｂ　底面。

Claims (6)

  1. 　炭化珪素からなる基板（１０）を準備する工程と、
    　前記基板（１０）の表面（１０Ａ）上にゲート絶縁膜（２０）を形成する工程と、
    　前記ゲート絶縁膜（２０）上にゲート電極（３０）を形成する工程と、
    　前記ゲート絶縁膜（２０）上に前記ゲート電極（３０）を取り囲む層間絶縁膜（４０）を形成する工程と、
    　前記層間絶縁膜（４０）を貫通し、前記基板（１０）の前記表面（１０Ａ）を露出させるコンタクトホール（８０）を前記ゲート電極（３０）から離れて形成する工程と、
    　前記コンタクトホール（８０）の側壁面（８０Ａ）上に接触し、ＴｉおよびＳｉの少なくとも一を含み、Ａｌを含まない第１金属膜（５１）を形成する工程と、
    　前記第１金属膜（５１）上に接触し、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含む第２金属膜（５２）を形成する工程と、
    　前記第１および第２金属膜（５１，５２）を加熱することにより、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉを含むソース電極（５０）を形成する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
  2. 　前記第２金属膜（５２）を形成する工程では、前記コンタクトホール（８０）を形成することにより露出した前記基板（１０）の前記表面（１０Ａ）に接触する前記第２金属膜（５２）が形成される、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 　前記第２金属膜（５２）を形成する工程は、Ｔｉを含む第１金属層（５２ａ）と、前記第１金属層（５２ａ）上に接触しＡｌを含む第２金属層（５２ｂ）と、前記第２金属層（５２ｂ）上に接触しＳｉを含む第３金属層（５２ｃ）とが積層された前記第２金属膜（５２）が形成される、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 　前記第２金属膜（５２）を形成する工程では、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉが混合された前記第２金属膜（５２）が形成される、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　前記第１金属膜（５１）を形成する工程では、０．１μｍ以上１μｍ以下の厚みを有する前記第１金属膜（５１）が形成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 　前記第１金属膜（５１）を形成する工程では、Ｔｉを含み、Ａｌを含まない前記第１金属膜（５１）が形成される、請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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