半導體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體裝置的制造方法，該半導體裝置例如具有為了向半導體元件供給電力而設(shè)置的歐姆電極。
【背景技術(shù)】
[0002]在非專利文獻I中公開了下述技術(shù)，即，不使用離子注入，而通過熱處理形成為了向半導體元件供給電力而設(shè)置的歐姆電極。
[0003]專利文獻1:日本特開2001 - 135590號公報
[0004]專利文獻2:日本特開平09 - 129570號公報
[0005]非專利文獻I:Journal of Applied Physics Vol.89p3143_p3150
[0006]在晶片上以與在晶片上形成的半導體元件接觸的方式形成多個歐姆電極。優(yōu)選半導體元件與歐姆電極之間的接觸電阻值在晶片面內(nèi)均一。但在非專利文獻I所公開的通過熱處理形成歐姆電極的形成方法中，存在接觸電阻值的晶片面內(nèi)均一性不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種能夠使半導體元件與歐姆電極之間的接觸電阻值的晶片面內(nèi)均一性提高的半導體裝置的制造方法。
[0008]本申請的發(fā)明所涉及的半導體裝置的制造方法的特征在于，具有:分別針對在晶片上形成的多個半導體元件形成多層金屬層的工序；將所述晶片放入退火爐的工序；第I升溫工序，在該工序中，使該退火爐的爐內(nèi)溫度升溫至從比該多層金屬層的各層的熔點中最低的熔點即最低熔點低100°c的溫度至該最低熔點為止的第I溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度；溫度維持工序，在該工序中，在該第I升溫工序之后，將該第I溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度維持30秒至150秒；第2升溫工序，在該工序中，在該溫度維持工序之后，使該爐內(nèi)溫度以5°C/秒至20°C/秒的升溫速度，升溫至比該多層金屬層的各層的熔點中最高的熔點即最高熔點低而比該最低熔點高的第2溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度；以及退火工序，在該工序中，在該第2升溫工序之后，將該第2溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度維持30秒至150秒，由該多層金屬層形成歐姆電極，該多層金屬層在比該最高熔點低的溫度下不具有共晶點。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，通過促進多層金屬層的各層的擴散，從而提高晶片面內(nèi)的溫度均一性，然后，將多層金屬層退火，因此，能夠提高接觸電阻值的晶片面內(nèi)均一性。
【附圖說明】
[0011]圖1是半導體裝置的剖面圖。
[0012]圖2是對熱處理進行說明的圖。
[0013]圖3是表示晶片面內(nèi)的7個點處的接觸電阻值的圖。
[0014]圖4是表示在省略了溫度維持工序的情況下的晶片面內(nèi)的7個點處的接觸電阻值的圖。
[0015]圖5是實施方式2的半導體裝置的剖面圖。
[0016]圖6是對熱處理進行說明的圖。
[0017]標號的說明
[0018]10、50半導體裝置，12半導體元件，14、52多層金屬層，16第I金屬層，18第2金屬層，20第3金屬層，22第4金屬層，54Ti層，56A1層，58Ti層
【具體實施方式】
[0019]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式所涉及的半導體裝置的制造方法進行說明。有時對相同或者相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標注相同的標號，并省略重復說明。
[0020]實施方式I
[0021]圖1是半導體裝置10的剖面圖。半導體裝置10具有半導體元件12。在半導體元件12上形成有多層金屬層14。多層金屬層14例如為了向半導體元件12供給電力而形成于半導體元件12的特定部分處。多層金屬層14具有第I金屬層16、第2金屬層18、第3金屬層20以及第4金屬層22。多層金屬層14作為整體而形成為I個歐姆電極。
[0022]說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的半導體裝置的制造方法。在本發(fā)明的實施方式I所涉及的半導體裝置的制造方法中，首先，分別針對在晶片上形成的多個半導體元件形成多層金屬層14。即，在晶片上形成多個多層金屬層14。此外，多層金屬層14例如通過真空蒸鍍法或者濺射法形成。
[0023]第I金屬層16的熔點是tl，第2金屬層18的熔點是比tl低的t2，第3金屬層20的熔點是比t2低的t3，第4金屬層22的熔點是比t3低的t4。將多層金屬層14的各層的熔點中最低的熔點稱為最低熔點。最低熔點是t4。將多層金屬層14的各層的熔點中最高的熔點稱為最高熔點。最高熔點是tl。此外，多層金屬層14在比最高熔點低的溫度下不具有共晶點。
[0024]然后，將晶片放入退火爐。然后，在退火爐內(nèi)對多層金屬層14實施熱處理。一邊參照圖2，一邊對熱處理進行說明。首先，對最初的期間Pl進行說明。在期間Pl的開始時刻，多層金屬層14的溫度通常是室溫。然后，使退火爐的爐內(nèi)溫度升溫至從比最低熔點(t4)低100°C的溫度至最低熔點為止的第I溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度。將該工序稱為第I升溫工序。
[0025]第I升溫工序中的升溫速度不特別限定，例如是5°C /秒至50°C /秒。另外，爐內(nèi)溫度的升溫方法不特別限定，例如是電阻加熱或者燈照射。
[0026]下面，對期間P2進行說明。在期間P2中，在第I升溫工序之后，將第I溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度維持30秒至150秒。將該工序稱為溫度維持工序。在溫度維持工序中，可以在第I溫度范圍的范圍內(nèi)使溫度隨時間變化，也可以將溫度維持在第I溫度范圍中的特走溫度O
[0027]下面，對期間P3進行說明。在期間P3中，在溫度維持工序之后，使爐內(nèi)溫度升溫至比最高熔點低而比最低熔點高的第2溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度。將該工序稱為第2升溫工序。第2升溫工序的升溫速度設(shè)為5°C /秒至20°C /秒。
[0028]下面，對期間P4進行說明。在期間P4中，在第2升溫工序之后，將第2溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度維持30秒至150秒，由多層金屬層14形成歐姆電極。將該工序稱為退火工序。通過退火工序，在半導體元件12與多層金屬層14之間發(fā)生合金化反應(yīng)，降低半導體元件一多層金屬層之間的電子阻擋層或者空穴阻擋層。
[0029]下面，對期間P5進行說明。在期間P5中，將退火爐冷卻而返回室溫。將該工序稱為冷卻工序。冷卻方法不特別限定，例如進行自然冷卻。本發(fā)明的實施方式I所涉及的半導體裝置的制造方法通過上述工序，在晶片上形成多個多層金屬層14。
[0030]在溫度維持工序中，發(fā)生第I金屬層16、第2金屬層18、第3金屬層20以及第4金屬層22的相互擴散(固態(tài)擴散)，它們之間的熔點的差縮小。為了使相互擴散充分地進行，需要30秒至150秒的時間。通過設(shè)置溫度維持工序，從而與沒有設(shè)置溫度維持工序的情況相比較，能夠提高晶片面內(nèi)的溫度均一性。
[0031]而且，在第2升溫工序中，通過將升溫速度限定于5°C/秒至20°C/秒，從而能夠一邊保持晶片面內(nèi)的良好的溫度均一性，一邊使溫度升溫至第2溫度范圍的范圍內(nèi)的溫度。在升溫速度小于5°C/秒的情況下，雜質(zhì)(殘留的氧或者水分等)會導入至電極材料中。另一方面，如果升溫速度比20°C /秒大，則升溫時的晶片面內(nèi)的溫度均一性發(fā)生惡化。因此，在第2升溫工序中，將升溫速度限定于5°C /秒至20°C /秒。由此，能夠一邊保持晶片面內(nèi)的溫度均一性，一邊實施退火工序，因此，能夠提高半導體元件12與歐姆電極(多層金屬層14)之間的接觸電阻值的晶片面內(nèi)均一性。
[0032]多層金屬層14在比最高熔點低的溫度下不具有共晶點，因此，能夠在退火工序中防止多層金屬層14整體發(fā)生熔融。
[0033]圖3是表示關(guān)于通過本發(fā)明的實施方式I所涉及的半導體裝置的制造方法制造出的半導體裝置，在晶片面內(nèi)的7個點處測量接觸電阻值所得結(jié)果的圖形。得到了在晶片面內(nèi)的各點處幾乎沒有波動的接觸電阻值。圖4是表示關(guān)于通過從本發(fā)明的實施方式I所涉及的半導體裝置的制造方法中將溫度維持工序去除而得到的制造方法所制造出的半導體裝置，在晶片面內(nèi)的7個點處測量接觸電阻值所得結(jié)果的圖形?？梢钥吹皆诰鎯?nèi)的各點處存