JP2015115583A - 炭化珪素半導体装置の製造方法およびレーザアニール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーミック電極を安定的に形成することができる方法を提供する。
【解決手段】金属膜４０が設けられた基板１０上へスポット領域でのレーザ光の照射が繰り返される。照射を繰り返す工程は、レーザ光の光路を変えることによって、スポット領域の部分的な重複を伴いつつスポット領域をずらす工程を含む。スポット領域をずらす工程は、スポット領域を第１の方向Ｄ１へ向かって終点位置Ｐ１まで走査する工程と、第１の方向Ｄ１と交差する第２の方向Ｄ２へ終点位置からずらされた始点位置Ｐ２から、第１の方向Ｄ１とのなす角が０度以上４５度以下の第３の方向Ｄ３へ、スポット領域を走査する工程とを含む。シリサイド化を行う工程は第２の方向Ｄ２と反対方向の成分を有する方向に向かって不活性ガスを流す工程を含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法およびレーザアニール装置に関するものである。

炭化珪素半導体装置は、炭化珪素（以下ＳｉＣともいう）の優れた材料物性により半導体装置動作時の抵抗値を珪素半導体装置よりも低くすることができるため、注目を集めている。炭化珪素半導体装置がオーミック電極を有するものである場合、その製造方法は、通常、オーミックコンタクトを得るためのアニールを必要とする。

特表２００７−５３４１４３号公報（特許文献１）によれば、炭化珪素基板上に金属膜を形成した後、基板と金属膜との間でのシリサイド化がレーザアニールによって行われることで、オーミック電極が形成される。一般にレーザアニールが用いられる場合、加熱される必要がない部分の過度の温度上昇を避けることができる。たとえば、基板の表側にショットキバリアダイオード（ＳＢＤ）構造またはＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）構造などの素子構造を作製した後に裏面側にオーミック電極を形成する場合には、裏面側へレーザ光を入射するようにすることで、表側に位置する素子構造へのダメージを抑制することができる。

特開２００２−２１７１２５号公報（特許文献２）によれば、基板へのレーザ光の照射は、ＡｒまたはＮ₂雰囲気とされた気密容器内で行われる。このように雰囲気が管理される場合、アニールを低酸素濃度中で行うことができる。よって、オーミック電極を形成する際の酸化を抑制することができる。しかしながら気密容器を用いた雰囲気の制御はスループットの低下を伴う。

特開２００８−２４４１９５号公報（特許文献３）によれば、気密容器内の雰囲気を制御する代わりに、レーザ光の照射部分に不活性ガスが吹き付けられる。この公報によれば、細長い矩形状のビーム（矩形状ビーム）に集光されたレーザ光が、基板に対して矩形状ビームの短手方向に相対移動させられながら照射される。またレーザアニール装置は、水平面内を二次元的に移動可能な基板ステージを有する。処理対象となる基板のビーム長手方向の寸法は、レーザ光の照射部分におけるビーム長手方向の長さよりも長い。このため、基板をビーム短軸方向に一回移動させただけでは基板の全面をアニールすることはできない。したがって、このような大面積の基板を処理する場合、ビーム短手方向に基板を移動させながらレーザ光が照射され、基板の端部まで走査したらビーム長手方向にその長さ分だけ基板が移動される。続いて前回の移動方向とは逆のビーム短軸方向に基板を移動させながらレーザ光が照射される。これを複数回繰り返すことにより、基板全面がアニールされる。

特開２００５−０７４４６６号公報（特許文献４）によれば、レーザ加工機に用いられるレーザ加工用ノズルが開示されている。レーザ加工用ノズルは、ワークへのガスの吹き付けと、ガスの吸引とを行う。レーザ加工機のチャンバの内部には、ワーク（ガラス基板）が載置されるＸＹステージが設けられている。ＸＹステージの上部にはレーザ加工用ノズルが取り付けられている。レーザ加工用ノズルは、チャンバに固定されており、ワークがＸＹステージによって移動することでワークの表面全体にレーザ光が照射される。

特表２００７−５３４１４３号公報 特開２００２−２１７１２５号公報 特開２００８−２４４１９５号公報 特開２００５−０７４４６６号公報

上記特許文献３および４によれば、ワークが移動されることで所望の範囲全体にレーザ光が照射される。この場合、レーザ光が入射される絶対位置は一定であるため、レーザ光の入射位置近傍で雰囲気が高温に加熱されやすい。これに起因してレーザ光の光路に蛇行などの乱れが生じると、アニールのばらつきが生じ得る。

基板を移動させずに基板上でレーザ光のスポット領域を走査する場合、上記の問題は軽減されるものの、依然として問題となり得る。なぜならば、アニールが不十分な部分が生じることを防ぐには隣り合うスポット領域を部分的に重複させる必要があるからである。これは、レーザ光の一部が、前照射と同じ位置、すなわち高温に加熱された部分、へ向けて再入射されることを意味する。この高温部分の近傍で、上述したレーザ光の乱れが生じ得る。このためさらなる改善が求められる。

アニールが炭化珪素基板上へのオーミック電極の形成のためのものである場合は、アモルファスシリコンの結晶化アニールなどと比してより高い温度が必要であり、たとえば１０００℃程度の高温が必要である。このため上記の問題は特に深刻となる。すなわち、レーザ光の光路が乱れることでアニール強度にばらつきが生じることにより電極の接触抵抗にばらつきが生じる。これに起因して半導体装置の製造歩留まりが低下したり、所望の装置特性が得られなかったりすることがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、その一の目的は、オーミック電極を安定的に形成することができる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。また本発明の他の目的は、レーザ光の光路の乱れを抑制することができるレーザアニール装置を提供することである。

本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は、次の工程を有する。炭化珪素から作られた基板の主面上に金属膜が形成される。基板および金属膜を加熱することによって基板と金属膜との界面でのシリサイド化が行われる。シリサイド化を行う工程は、金属膜が設けられた基板の主面上へ主面よりも小さいスポット領域でのレーザ光の照射を繰り返す工程を含む。照射を繰り返す工程は、レーザ光の光路を変えることによって、スポット領域の部分的な重複を伴いつつ主面上においてスポット領域をずらす工程を含む。スポット領域をずらす工程は、スポット領域を第１の方向へ向かって終点位置まで走査する工程と、第１の方向と交差する第２の方向へ終点位置からずらされた始点位置から、第１の方向とのなす角が０度以上４５度以下の第３の方向へ、スポット領域を走査する工程とを含む。シリサイド化を行う工程は第２の方向と反対方向の成分を有する方向に向かって主面上において不活性ガスを流す工程を含む。

本発明のレーザアニール装置は、基板の主面上におけるアニールを行うためのものである。レーザアニール装置は、支持部と、レーザ発振器と、光学系と、ガス流発生部とを有する。支持部は、基板を支持するためのものである。光学系は、レーザ発振器からの光を用いて、基板の主面上へ主面よりも小さいスポット領域でのレーザ光の照射を繰り返すものである。光学系は、レーザ光の光路を変えることによって主面上においてスポット領域をずらすための可動ミラーを有する。可動ミラーはスポット領域を主面上において第１の方向と第１の方向と交差する第２の方向との各々に沿ってずらすことができるように構成されている。ガス流発生部は、基板の主面上へガスを導入する導入部を有する。ガス流発生部は、主面上において第２の方向と反対方向の成分を有する方向に向かってガスを流すものである。

なお上記「第２の方向と反対方向の成分を有する方向」とは、言い換えれば、第２の方向となす角が９０°超１８０°以下となる方向である。

本発明によれば、照射位置に向かって流入してくるガスの温度を安定化することで、レーザ光の光路の乱れが抑制される。これが炭化珪素半導体装置の製造方法に適用される場合、オーミック電極が安定的に形成される。

本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法の第３工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法の第４工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法の第５工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１におけるレーザアニール装置の構成を基板と共に概略的に示すブロック図である。 図７のレーザアニール装置によりアニールされている基板を模式的に示す平面図である。 レーザ光のスポット領域による走査の様子を順に示す平面図（Ａ）〜（Ｄ）である。 図７のレーザアニール装置が有するガス流発生部の構成を基板と共に概略的に示すものであり、平面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。 図１０のガス流発生部が有する導入部の構成を概略的示すものであり、平面図（Ａ）、および（Ａ）における矢印ＸＩＢの視点による正面図（Ｂ）である。 図１０（Ａ）および（Ｂ）のそれぞれの変形例を示す平面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。 本発明の実施の形態２におけるレーザアニール装置が含むガス流発生部が有する導入部の構成を概略的示す正面図である。 本発明の実施の形態３におけるレーザアニール装置が含むガス流発生部が有する導入部の構成を概略的示す正面図である。 本発明の実施の形態４におけるレーザアニール装置が含むガス流発生部が有する導入部の構成を概略的示す正面図である。 本発明の実施の形態５におけるレーザアニール装置が有するガス流発生部の構成を基板と共に概略的に示すものであり、平面図（Ａ）、および（Ａ）の線ＸＶＩＢ−ＸＶＩＢに沿う断面図（Ｂ）である。 図１６（Ａ）のガス流発生部が有する導入部の構成を概略的に示す平面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。 本明細書における第１および第３の方向がなす角の定義の説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。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。

（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態の縦型のＳＢＤ５００（炭化珪素半導体装置）は、基板１０（炭化珪素基板）と、ドリフト層１２と、イオン注入領域１３と、ショットキ電極２０と、配線電極２１と、保護膜３０と、オーミック電極４１と、裏面電極４２とを有する。

基板１０は、ＳｉＣから作られており、単結晶構造を有する。基板１０は、ｎ型の導電型を有しかつドリフト層１２よりも高い不純物濃度を有する基板（ｎ⁺基板）である。基板１０は、表側Ｓ１および裏側Ｓ２（主面）を有する。基板１０の厚さは、たとえば２００μｍ程度である。

ドリフト層１２は基板１０の表側Ｓ１上に設けられている。ドリフト層１２はｎ型の導電型を有する。

イオン注入領域１３はドリフト層１２上に環状に設けられている。イオン注入領域１３は、ｐ型を有するように導電型不純物が添加されている。導電型不純物は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）である。

ショットキ電極２０は、イオン注入領域１３の環状形状の内側に位置しかつ環状形状の外側から離れるように、ドリフト層１２上に位置している。ショットキ電極２０の縁はイオン注入領域１３上に達している。ショットキ電極２０は、たとえばチタン（Ｔｉ）から作られている。

配線電極２１はショットキ電極２０上に設けられている。配線電極２１は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）から作られている。

保護膜３０は、耐圧を維持するためのものであり、ショットキ電極２０および配線電極２１の側面を被覆するようにドリフト層１２上に設けられている。保護膜３０は、絶縁体から作られており、たとえばポリイミドから作られている。

オーミック電極４１は基板１０の裏側Ｓ２上に設けられている。オーミック電極４１は、シリサイド化可能な材料から作られており、たとえばニッケル（Ｎｉ）から作られている。基板１０とオーミック電極４１との界面はシリサイド化されており、これにより基板１０とオーミック電極４１とはオーミックコンタクトを形成している。

図２〜図６を参照して、ＳＢＤ５００の製造方法の概略について、以下に説明する。なお製造方法において特に特徴的な、オーミック電極４１を得るためのアニールについては、図７以降の図を用いて後述する。

図２を参照して、基板１０の表側Ｓ１上にドリフト層１２がエピタキシャルに成長させられる。たとえば、ＣＶＤ（化学気相成長）法による成膜が行われる。

図３を参照して、ドリフト層１２上にイオン注入領域１３が形成される。具体的には、まず、ドリフト層１２上にイオン注入マスク（図示せず）が形成される。イオン注入マスクは、たとえば、酸化膜の形成とそのパターニングとにより得られる。パターニングはフォトリソグラフィおよびエッチングにより行い得る。このイオン注入マスクを用いて、選択的なイオン注入が行われる。次にイオン注入マスクが除去される。次に注入されたイオンを活性化するための熱処理が行われる。

図４を参照して、イオン注入領域１３が設けられたドリフト層１２上に、ショットキ電極２０および配線電極２１が順に形成される。次に保護膜３０が形成される。

図５を参照して、基板１０の裏側Ｓ２が削られることで、基板１０の厚さ（図中、縦方向の寸法）が、たとえば２００μｍ程度にまで小さくされる。具体的には、裏側Ｓ２に対して機械研削および研磨が行われる。

図６を参照して、基板１０の裏側Ｓ２上に金属膜４０が形成される。金属膜４０は、シリサイド化可能な材料から作られる。そのような材料としては、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）およびタンタル（Ｔａ）のいずれか、またはこれらのうち複数の元素の合金もしくは混合物がある。金属膜４０は、たとえばＮｉ膜である。金属膜４０の厚さは、たとえば１００μｍ程度である。

次に、金属膜４０が設けられた裏側Ｓ２へ不活性ガスを吹き付けながらレーザ光５０を照射することによって、レーザアニールが行われる。不活性ガスとしては、たとえば窒素（Ｎ₂）またはアルゴン（Ａｒ）を用いることができる。レーザ光５０の波長は、たとえば３５５ｎｍまたは５３２ｎｍである。このアニールで基板１０および金属膜４０を加熱することによって、基板１０と金属膜４０との界面でのシリサイド化が行われる。シリサイド化を行う工程は、金属膜４０が設けられた基板１０の裏側Ｓ２上へ裏側Ｓ２よりも小さいスポット領域でのレーザ光５０の照射を繰り返す工程を含む。これにより、金属膜４０からオーミック電極４１（図１）が形成される。

次に、オーミック電極４１上に裏面電極４２が形成される。裏面電極４２を形成する前に、オーミック電極４１上に生じた酸化膜などをＡｒ⁺イオンなどを用いてエッチングしてもよい。以上によりＳＢＤ５００（図１）が得られる。

図７を参照して、レーザアニール装置９００は、図６で説明したように、基板１０の裏側Ｓ２上におけるアニールを行うためのものである。なお裏側Ｓ２上には金属膜４０（図７において図示せず）が設けられている。レーザアニール装置９００は、ステージ６３（支持部）と、レーザ発振器６０と、光学系ＯＳと、ガス流発生部４００とを有する。

ステージ６３は基板１０を支持するためのものである。ステージ６３は変位可能に構成されていなくてもよい。すなわちステージ６３は基板１０を常時静置しつつ支持するものであってもよい。

光学系ＯＳは、レーザ発振器６０からの光を用いて、基板１０の裏側Ｓ２上へ裏側Ｓ２よりも小さいスポット領域でのレーザ光５０の照射を繰り返すものである。光学系ＯＳはスポット整形部６１およびガルバノミラー６２（可動ミラー）を有する。

スポット整形部６１は、レーザ発振器６０からの光を、所定のスポットプロファイルを有するものに整形する光学系である。スポットプロファイルとしては、スポット中心付近でエネルギー密度が一定のエリアを有してのよい。またスポットプロファイルは、円形であってもよく、また縦あるいは横方向にレーザ光を広げることで長方形状に整形されてもよい。

ガルバノミラー６２は、回転することで（図中矢印ＲＴ）レーザ光５０の光路を変えるものである。これにより、基板１０の裏側Ｓ２上においてスポット領域をずらすことができる。

さらに図８を参照して、ガルバノミラー６２はスポット領域を裏側Ｓ２上において方向Ｄ１（第１の方向）および方向Ｄ２（第２の方向）の各々にそってずらすことができるように構成されている。方向Ｄ２は、方向Ｄ１と交差する方向であり、好ましくは方向Ｄ１と直交する方向である。ガルバノミラー６２により、ステージ６３の絶対位置を固定したまま、基板１０上でスポット領域の位置を任意に調整することができる。

レーザ光の金属膜４０への照射は、複数のラインの各々に沿った走査によって行われる。たとえば、レーザ光の第１ライン１００での走査が終点位置Ｐ１まで行われ、次に始点位置Ｐ２からレーザ光の第２ライン２００での走査が行われる。第２ライン２００でのレーザ光の走査方向は、第１ライン１００でのレーザ光の走査方向は逆となる。この工程について、図９（Ａ）〜（Ｄ）を参照してさらに説明する。

図９（Ａ）を参照して、本図においては、レーザ光のスポット領域ＳＲは、方向Ｄ１に沿った短辺と、方向Ｄ２に沿った長辺と、を有する略矩形状の領域である。

図９（Ｂ）を参照して、スポット領域ＳＲによるレーザ光の照射が繰り返される。この際、レーザ光５０の光路を変えることによって、スポット領域ＳＲの部分的な重複を伴いつつ、裏側Ｓ２上においてスポット領域ＳＲがずらされる。スポット領域ＳＲは、ガルバノミラー６２（図７）を用いてレーザ光５０の光路を変化させることによってずらされる。スポット領域ＳＲをずらすことによって、スポット領域ＳＲが方向Ｄ１へ向かって終点位置Ｐ１まで、第１ライン１００として走査される。

図９（Ｃ）および（Ｄ）を参照して、スポット領域ＳＲをずらすことによってさらに、終点位置Ｐ１からずらされた始点位置Ｐ２から、方向Ｄ３（第３の方向）へ、スポット領域ＳＲが第２ライン２００として走査される。始点位置Ｐ２は、方向Ｄ１と交差する第２の方向Ｄ２へ終点位置Ｐ１からずらされた位置である。方向Ｄ１およびＤ２は、図示されているように、互いに直交することが好ましい。方向Ｄ３は、方向Ｄ１とのなす角が０度以上４５度以下のものであり、好ましくは０度以上１０度以下のものであり、より好ましくは方向Ｄ１と平行なものである。また方向Ｄ３は、好ましくは方向Ｄ１と反対方向の成分を有するものであり、より好ましくは図９（Ｄ）に示すように方向Ｄ１と反対のものである。ここで、方向Ｄ３が方向Ｄ１と反対方向の成分を有する場合、方向Ｄ３が方向Ｄ１となす角は、図１８の角ＡＧとして示すように、方向Ｄ１およびＤ３によって構成される鋭角のことを意味する。第１ライン１００および第２ライン２００の各々の期間だけでなく、第１ライン１００から第２ライン２００への移行、すなわちスポット領域ＳＲが終点位置Ｐ１から始点位置Ｐ２へずらされる期間においても、ステージ６３は静止されていることが好ましい。すなわちステージ６３の絶対位置は一定とされていることが好ましい。

上記のレーザアニールが行われる際に、ガス流発生部４００は、金属膜４０上において方向Ｄ４（第４の方向）に向かう不活性ガスの流れを発生させる。方向Ｄ４は、基板１０の裏側Ｓ２上（具体的には金属膜４０（図６）の表面上）において、方向Ｄ２と反対方向の成分を有する方向である。好ましくは、方向Ｄ４は、図示されているように、方向Ｄ２と反対である。また方向Ｄ４は、方向Ｄ１およびＤ３の各々と交差し、好ましくは直交する。

図１０（Ａ）および（Ｂ）と、図１１（Ａ）および（Ｂ）とを参照して、ガス流発生部４００は、基板１０の裏側Ｓ２上においてＤ２と反対方向の成分を有する方向Ｄ４に向かってガスを流すものである。ガス流発生部４００は、導入管４０１と、排気管４０２と、導入部４１１と、排気部４２１とを有する。導入部４１１は基板１０の裏側Ｓ２上へ不活性ガスを吹き付けることで導入するものである。導入部４１１は、基板１０の裏側Ｓ２上へガスを放出する開口４１１ｈを有する。開口４１１ｈの大きさによって、不活性ガスの導入量を調整することができる。導入部４１１には、ボンベなどから不活性ガスを開口４１１ｈへ供給する導入管４０１が接続されている。排気部４２１はこの不活性ガスの少なくとも一部を排気するものである。排気部４２１には、ポンプ（図示せず）につながった排気管４０２が接続されている。

基板１０上でのガスの流れの分布をより一様とするためには、排気管４０２を流れるガスの流量が、導入管４０１を流れるガスの流量よりも小さくされることが好ましい。同様の目的で、導入部４１１の代わりに導入部４１２（図１２（Ａ）および（Ｂ）））が用いられてもよい。導入部４１２は、方向Ｄ４に直交する方向において、排気部４２１よりも長い。仮に導入部が排気部よりも小さいとすると、導入部からの不活性ガスの周囲にある大気を排気部が吸引する作用が強くなる。この結果、基板１０上の排気部に近い位置での大気（酸素）の濃度が上昇してしまう。このような場合、オーミック電極の酸化が発生するので、低抵抗なオーミック電極を形成することができなくなる。導入部４１２を用いることで、上述した大気の吸引を抑制することにより、排気部４２１近傍での大気の濃度の上昇を抑えることができる。

本実施の形態のＳＢＤ５００の製造方法によれば、図８に示すように、不活性ガスが流される方向Ｄ４は、スポット位置をずらす方向Ｄ２に逆らう方向である。これにより不活性ガスは、スポット位置がずらされた後の最初の照射位置である始点位置Ｐ２へ向かって、直前の照射位置である終点位置Ｐ１と反対の側から流入してくる。これにより不活性ガスは、直前の照射によって加熱された領域の上を通らずに流入してくる。よって不活性ガスの温度がほぼ一定に安定化され得るので、レーザ光の光路の乱れが抑制される。

また方向Ｄ４が方向Ｄ１およびＤ３の各々と交差することによって、第１ライン１００および第２ライン２００の各々の走査において、レーザ光の光路の乱れが抑制される。仮に方向Ｄ１および方向Ｄ２の少なくともいずれかが方向Ｄ４と同じであると、走査方向と不活性ガスの流れとが一致し得る。この場合、基板１０の裏側Ｓ２のうちレーザ光のスポットによって高温となった部分を通過した不活性ガスが、次のスポット領域へと移動する。このため、温度の高い不活性ガス中をレーザ光が進行することになるので、レーザ光に蛇行のような曲がりが生じる。方向Ｄ４が方向Ｄ１およびＤ３の各々と交差することによって、好ましくは直交することによって、このように高温の不活性ガスがレーザ光の光路中に移動することを抑制することができる。

またガルバノミラー６２が用いられることで、レーザ光の光路を高精度で変更することができる。これによりスポット領域ＳＲを高精度でずらすことができる。

また方向Ｄ３が方向Ｄ１と反対であることにより、方向Ｄ１への走査の後に走査方向が方向Ｄ３へと折り返される。これにより、方向Ｄ１およびＤ３が同じ場合に比して、効率的な走査が可能となる。

またレーザアニール装置９００によれば、基板１０の裏側Ｓ２上において方向Ｄ１と方向Ｄ２との各々に沿ってスポット領域ＳＲをずらすことができるように、可動ミラー６２が構成されている。これにより、スポット領域ＳＲを方向Ｄ１へ向かって終点位置Ｐ１まで走査した後に、スポット領域を終点位置Ｐ１から方向Ｄ２へずらすことができる。ガス流発生部４００はガスを、方向Ｄ２に逆らう方向Ｄ４へ流す。これによりガスは、スポット位置がずらされた後の最初の照射位置である始点位置Ｐ２へ向かって、直前の照射位置である終点位置Ｐ１と反対の側から流入してくる。よってガスは、直前の照射によって加熱された領域の上を通らずに流入してくる。よってガスの温度がほぼ一定に安定化され得るので、レーザ光の光路の乱れが抑制される。

（実施の形態２）
図１３を参照して、本実施の形態においては、導入部４１１（図１１（Ｂ））の代わりに導入部４１３が用いられる。導入部４１２は、基板１０の裏側Ｓ２上へガスを放出する開口領域ＯＲｈ（第１の開口領域）および開口領域ＯＲｉ（第２の開口領域）を有する。開口領域ＯＲｉは裏側Ｓ２に垂直な方向ＤＶにおいて開口領域ＯＲｈに比して裏側Ｓ２から離れて（図中、より上方に）配置されている。基板１０の裏側Ｓ２に平行な方向ＤＰにおいて第２の開口領域ＯＲｉは第１の開口領域ＯＲｈよりも小さい開口率を有する。たとえば、図の例では、開口領域ＯＲｉの開口率は５０％程度であり、開口領域ＯＲｈの開口率は９０％程度である。

具体的には、開口領域ＯＲｈおよびＯＲｉのそれぞれは開口４１３ｈおよび４１３ｉを有する。開口４１３ｈは、基板１０の裏側Ｓ２に平行な方向ＤＰに沿って延在するスリット状の開口である。開口の形状は略長方形状であってもよい。開口４１３ｉは、方向ＤＰに沿って配列された複数の開口であり、各開口は、たとえば円形形状を有する。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

次に、実施の形態１の導入部４１１と、本実施の形態の導入部４１３との比較について説明する。導入部４１１の場合、不活性ガスが開口４１１ｈから基板１０上を流れる間に、流れの上方に存在する大気を取り込んでしまう量が、導入部４１３の場合に比して多くなりやすい。導入部４１３の場合、開口領域ＯＲｈから生じる基板１０直上の不活性ガスの流れの上に、開口領域ＯＲｉから生じる相対的に弱い不活性ガスの流れが生じる。基板１０直上の流れは、その上方の弱い流れの一部を取り込むが、この弱い流れは不活性ガスの流れであるため、酸素濃度の増大につながらない。すなわち、基板１０直上を流れるガス中へ取り込まれる外気の量が抑制される。よって、基板１０直上を流れるガス中の酸素濃度を低くすることができる。よってアニール中の酸化の発生を抑制することができる。

なお導入部４１３の代わりに、それぞれが開口領域ＯＲｈおよびＯＲｉを有する２段の導入部が用いられてもよい。

（実施の形態３）
図１４を参照して、本実施の形態においては、導入部４１１（図１１（Ｂ））の代わりに導入部４１４が用いられる。導入部４１４は、基板１０の裏側Ｓ２上へガスを放出する複数の開口４１４ｇを有する。開口４１４ｇは基板１０の裏側Ｓ２に平行な方向ＤＰにおいて千鳥状（図中、矢印ＺＧ）に配列されている。言い換えれば、開口４１４ｇは、方向ＤＰに沿って上下交互に配置されており、開口領域ＯＲｈに配置された開口４１４ｈと、開口領域ＯＲｉに配置された開口４１４ｉとを有する。各開口４１４ｇは、たとえば円形形状を有する。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、方向ＤＰにおいて互いに隣り合う開口４１４ｈの間の中間位置に開口４１４ｉが配置されている。これにより、上記中間位置において大気を取り込んでしまうことが抑制される。すなわち、基板１０直上を流れるガス中へ取り込まれる外気の量が抑制される。よって、基板１０直上を流れるガス中の酸素濃度を低くすることができる。よってアニール中の酸化の発生を抑制することができる。

（実施の形態４）
図１５を参照して、本実施の形態においては、導入部４１１（図１１（Ｂ））の代わりに、開口４１５ｈを有する導入部４１５が用いられる。導入管４０１は、開口４１５へガスを供給する。開口４１５ｈの大きさは、導入管４０１に近いほど小さくなっている。言い換えれば、開口４１５ｈは、開口４１５ａ（第１の開口）と、開口４１５ａに比して導入管４０１に近い４１５ｂ（第２の開口）とを有し、開口４１５ｂは開口４１５ａよりも小さい。各開口４１５ｈが円形形状を有する場合、開口４１５ｂの直径は開口４１５ａの直径よりも小さい。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

仮に開口４１５ｈの大きさが同じであるとすると、導入管４０１に近いものからの排出量が多くなり、遠いものからの排出量が小さくなることに起因して、不活性ガスの流れにむらが生じやすい。これに対して本実施の形態によれば、導入管４０１に近い開口４１５ｂの大きさが小さくされることで、上記のような排出量の差異を抑えることができる。よって、基板１０直上を流れるガス中の酸素濃度を低くすることができる。よってアニール中の酸化の発生を抑制することができる。

なお図１５においては導入管４０１が中央付近に配置される場合について示したが、導入管４０１の位置はこれに限定されるものではない。導入管４０１は端に設けられてもよく、この場合、対応する端の近傍の開口が選択的に小さくされればよい。また実施の形態２の開口領域ＯＲｉ（図１３）に、本実施の形態で説明した開口４１５ｈが配置されてもよい。

（実施の形態５）
図１６（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本実施の形態では、導入部４１１および排気部４２１（図１０（Ａ）および（Ｂ））のそれぞれの代わりに、導入部４１６および排気部４２６が用いられる。導入部４１６および排気部４２６のそれぞれは開口４１６ｈおよび４２６ｈを有する。導入部４１６はおいて基板１０の半円部分を取り囲むようにステージ６３上に配置された部分を有する。排気部４２６も同様である。よって導入部４１６および排気部４２６が組み合わさることで、基板１０の全周が取り囲まれている。

ステージ６３には、基板１０の平面形状に対応した凹部が設けられている。凹部の深さは、基板１０の表面の高さと、導入部４１６および排気部４２６の各々の下面の高さとが同じとなるように調整されてもよい。

さらに図１７（Ａ）および（Ｂ）を参照して、導入部４１６は開口４１６ｈを有する。排気部４２６は開口４２６ｈを有する。開口４１６ｈの構成として、実施の形態２〜４で説明したものが適用されてもよい。また開口４２６ｈの構成は、開口４１６ｈと同様とされてもよい。

またステージ６３上において導入部４１６および排気部４２６に囲まれた空間が閉塞されるように、対向板４０３が設けられてもよい。対向板４０３の材料は、レーザ光の吸収が小さいものが好ましく、たとえばＳｉＯ₂からなるガラスである。対向板４０３が設けられことにより、基板１０上の酸素濃度を十分に低減するのに必要な不活性ガスの流量を小さくすることができる。これにより製造コストを低減することができる。

なお上記説明において炭化珪素半導体装置としてＳＢＤ５００（図１）を例示したが、炭化珪素半導体装置はＳＢＤに限定されるものではなく、たとえばｐｉｎダイオードなど、他のダイオードであってもよい。また炭化珪素半導体装置はダイオードに限定されるものではなくトランジスタであってもよい。トランジスタの構成としては、たとえば、ＭＩＳＦＥＴ(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)、ＪＦＥＴ(Junction Field Effect Transistor)またはＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられ得る。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１０ 基板（炭化珪素基板）、１００ 第１ライン、１２ ドリフト層、１３ イオン注入領域、２０ ショットキ電極、２００ 第２ライン、２１ 配線電極、３０ 保護膜、４０ 金属膜、４００ ガス流発生部、４０１ 導入管、４０２ 排気管、４０３ 対向板、４１ オーミック電極、４１１〜４１６ 導入部、４１１ｈ，４１３ｈ，４１３ｉ，４１４ｇ，４１４ｈ，４１４ｉ，４１５，４１５ａ，４１５ｂ，４１５ｈ，４１６ｈ，４２６ｈ 開口、４２ 裏面電極、４２１，４２６ 排気部、５０ レーザ光、５００ ＳＢＤ、６０ レーザ発振器、６１ スポット整形部、６２ ガルバノミラー（可動ミラー）、６３ ステージ、９００ レーザアニール装置、Ｄ１ 方向（第１の方向）、Ｄ２ 方向（第２の方向）、Ｄ３ 方向（第３の方向）、Ｄ４ 方向（第４の方向）、ＯＳ 光学系、Ｐ１ 終点位置、Ｐ２ 始点位置、Ｓ１ 表側、Ｓ２ 裏側（主面）、ＳＲ スポット領域。

Claims (7)

1. 炭化珪素から作られた基板の主面上に金属膜を形成する工程と、
   前記基板および前記金属膜を加熱することによって前記基板と前記金属膜との界面でのシリサイド化を行う工程とを備え、前記シリサイド化を行う工程は、前記金属膜が設けられた前記基板の前記主面上へ前記主面よりも小さいスポット領域でのレーザ光の照射を繰り返す工程を含み、前記照射を繰り返す工程は、前記レーザ光の光路を変えることによって、前記スポット領域の部分的な重複を伴いつつ前記主面上において前記スポット領域をずらす工程を含み、前記スポット領域をずらす工程は、
   前記スポット領域を第１の方向へ向かって終点位置まで走査する工程と、
   前記第１の方向と交差する第２の方向へ前記終点位置からずらされた始点位置から、前記第１の方向とのなす角が０度以上４５度以下の第３の方向へ、前記スポット領域を走査する工程とを含み、
   前記シリサイド化を行う工程は前記第２の方向と反対方向の成分を有する方向に向かって前記主面上において不活性ガスを流す工程を含む、
   炭化珪素半導体装置の製造方法。
2. 前記スポット領域をずらす工程は、前記レーザ光の光路を可動ミラーを用いて変化させる工程を含む、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
3. 前記第３の方向は前記第１の方向と反対である、請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
4. 基板の主面上におけるアニールを行うためのレーザアニール装置であって、
   前記基板を支持するための支持部と、
   レーザ発振器と、
   前記レーザ発振器からの光を用いて、前記基板の前記主面上へ前記主面よりも小さいスポット領域でのレーザ光の照射を繰り返す光学系とを備え、前記光学系は、前記レーザ光の光路を変えることによって前記主面上において前記スポット領域をずらすための可動ミラーを有し、前記可動ミラーは前記スポット領域を前記主面上において第１の方向と前記第１の方向と交差する第２の方向との各々に沿ってずらすことができるように構成されており、さらに
   前記基板の前記主面上へガスを導入する導入部を有し、前記主面上において前記第２の方向と反対方向の成分を有する方向に向かって前記ガスを流すガス流発生部を備える、
   レーザアニール装置。
5. 前記導入部は前記基板の前記主面上へガスを放出する第１および第２の開口領域を有し、前記第２の開口領域は前記主面に垂直な方向において前記第１の開口領域に比して前記主面から離れて配置されており、前記基板の前記主面に平行な方向において前記第２の開口領域は前記第１の開口領域よりも小さい開口率を有する、請求項４に記載のレーザアニール装置。
6. 前記導入部は前記基板の前記主面上へガスを放出する複数の開口を有し、前記開口は前記基板の前記主面に平行な方向において千鳥状に配列されている、請求項４に記載のレーザアニール装置。
7. 前記ガス流発生部は、前記基板の前記主面上へガスを放出する複数の開口を有する導入部と、前記開口へ前記ガスを供給する導入管とを含み、前記開口は第１の開口と前記第１の開口に比して前記導入管に近い第２の開口とを含み、前記第２の開口は前記第１の開口よりも小さい、請求項４に記載のレーザアニール装置。

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