JP2017063145A - 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 炭化珪素半導体基板の裏面側に、レーザアニールにより形成したシリサイド層上の裏面電極は炭化珪素半導体基板に対して密着性が非常に悪く、裏面電極が剥離する場合があった。【解決手段】炭化珪素半導体基板の裏面上に形成された裏面電極を備え、炭化珪素半導体基板と裏面電極との間にシリサイド層を有する第１の領域に対する炭化珪素半導体基板と裏面電極とが直接接触している第２の領域の幅または面積を０．５倍以上１．５倍以下とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、炭化珪素で構成される半導体装置とその製造方法に関するものである。

炭化珪素半導体装置は、炭化珪素（ＳｉＣ）の優れた材料物性から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。現在、炭化珪素半導体装置の分野では、さらなる低損失モジュールの実現を目指して低抵抗炭化珪素半導体装置の開発が精力的に行われている。

炭化珪素半導体装置において、動作時にキャリアが炭化珪素基板を通過して縦方向に走行する半導体装置では、基板厚さを薄くすることにより素子の抵抗を低減できる。半導体装置のさらなる低抵抗化のためには、基板を薄板化した炭化珪素半導体装置が求められる。

基板を薄板化した炭化珪素半導体装置を製造するためには、基板の表面側に表面デバイス構造を作製した後に基板を薄厚にして裏面構造を形成する。この裏面構造を形成する工程では、表面デバイス構造部分を低温に保ったまま、金属膜を堆積させた基板の裏面側だけを１０００℃程度の高温でアニールすることで、裏面側のコンタクト電極を形成する。このため、基板の裏面側を局所的に加熱するレーザアニール、特に、パルスレーザを用いたレーザアニールが裏面側のコンタクト電極を形成するために用いられる。

炭化珪素半導体基板に対してレーザアニールを用いてコンタクト電極を形成する方法は、例えば特許文献１、特許文献２により開示されている。
特許文献１には、オーミックコンタクト領域と非オーミックコンタクト領域を形成することが記載されている。また、特許文献２には、ダイシングライン部にレーザを照射しないこと、ダイシングラインに対して傾斜させてレーザ光照射を行なうことにより、ダイシングによって発生する端面のチッピングを抑制できることが記載されている。

特表２００７‐５３４１４３号公報 特開２０１３−７７５９３号公報

炭化珪素半導体装置の基板の裏面側にレーザを照射してオーミック電極であるコンタクト電極を形成する場合、照射対象である炭化珪素半導体基板または炭化珪素半導体装置チップの大きさと比較してレーザビームのスポットサイズが小さくなるため、レーザビームを炭化珪素半導体基板の表面上で走査させてコンタクト電極を形成することが多い。しかしながら、発明者らは、レーザビームを重ねるように走査させて全面にレーザを照射すると、炭化珪素半導体基板からコンタクト電極または裏面電極が剥離し、モジュール化した時のコンタクト電極部の抵抗が増大する場合があることを見出した。
そこで本発明は、低抵抗かつ高い密着性の裏面電極を有す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。
特許文献１には、レーザ照射領域とレーザ非照射領域を形成することは記載されているものの、低抵抗かつ高い密着性の裏面電極の炭化珪素半導体装置については何の記載も無い。

本発明は、上述のような発明者らが見つけた新たな問題を解決するためになされたもので、炭化珪素半導体基板の裏面に形成した金属膜に所定の割合でレーザを照射することにより、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、高密着性を有する裏面電極を備えた炭化珪素半導体装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる炭化珪素半導体装置は、炭化珪素半導体基板と、炭化珪素半導体基板の第１主面上に形成されたドリフト層と、ドリフト層の表層部および上部に設けられたデバイス構造と、炭化珪素半導体基板の第１主面に対向する第２主面上に形成された裏面電極とを備え、第２の主面において、炭化珪素半導体基板と裏面電極との間にシリサイド層を有する第１の領域と、炭化珪素半導体基板と第２電極層とが直接接している第２の領域とがストライプ状に交互に配置されており、第１の領域の幅が第２の領域の幅に対して０．５倍以上１．５倍以下であるものである。

また、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、（ａ）炭化珪素半導体基板の第１主面に第１の導電型のドリフト層を形成する工程と、（ｂ）ドリフト層表層にデバイス構造を形成する工程と、（ｃ）炭化珪素半導体基板の第１主面に対向する第２主面上に金属膜を形成する工程と、（ｄ）金属膜にレーザ光を照射して金属膜シリサイドを形成することによりシリサイド層を形成する工程と、（ｅ）シリサイド膜上に裏面電極を形成する工程を備え、（ｃ）工程においてレーザ光を照射する領域の幅に対するレーザ光を照射しない領域の幅の比を０．５以上１．５以下にするものである。

本発明にかかる炭化珪素半導体装置、および炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素半導体基板との抵抗が低く、炭化珪素半導体基板と密着性の高い裏面電極を備えた炭化珪素半導体装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の分布を示す平面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置を第２の主面側から見た光学顕微鏡写真を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置のレーザ非照射領域の長さ／レーザ照射領域の長さに対する抵抗増加量および裏面電極の密着性の関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置の図９のレーザ照射領域の走査電子顕微鏡写真を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る整形したレーザビーム形状の例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の分布を示す平面模式図である。 この発明の実施の形態２に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の別の形態の分布を示す平面模式図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の分布を示す平面模式図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の分布を示す平面模式図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の別の形態の分布を示す平面模式図である。 この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置の第２の主面のレーザ照射領域の分布を示す平面模式図である。

以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面は模式的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズ及び位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称及び機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構成を説明する。
図１は、実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキバリアダイオード（ＳｉＣ−ＳＢＤ）を模式的に示す断面模式図である。また、図２は、本実施の形態の炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキバリアダイオードの第２の主面である裏面側のシリサイド層が形成された領域の分布の様子を示す平面模式図である。

図１に示すように、本実施の形態のＳｉＣ−ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ）は、第１導電型の炭化珪素半導体基板１１の第１の主面１３上の形成された第１導電型のドリフト層１２の表層部に所定の幅でリング状に第２導電型のイオン注入領域１５が形成され、イオン注入領域１５に囲まれたドリフト層１２の表面側のショットキ領域１６にイオン注入領域１５に周辺をはみ出すようにショットキ電極１７が形成されている。ショットキ電極１７の上面には、配線電極１８が形成されており、ショットキ電極１７と配線電極１８の周囲を覆うようにイオン注入領域１５およびドリフト層１２上に保護膜１９が形成されている。炭化珪素半導体基板１１の第１の主面１３の反対側の第２の主面１４の表面上には所定の間隔でシリサイド層２０が形成されている。炭化珪素半導体基板１１の第２の主面１４のシリサイド層２０が形成されている領域（第１の領域）およびシリサイド層２０が形成されていない領域（第２の領域）があり、その上側（外側）には裏面電極２１が形成されている。

炭化珪素半導体基板１１の第２の主面１４のシリサイド層２０が形成されている領域は、図２に示すように、所定の間隔をおいてストライプ状に配置されており、シリサイド層２０が形成されている領域が後述のレーザ照射領域４０に対応する。シリサイド層２０が形成されていない領域は、後述のレーザ非照射領域５０になる。

本実施の形態のＳｉＣ−ＳＢＤにおいて、炭化珪素半導体基板１１は、面方位が＜０００１＞シリコン面から４°または８°オフした４Ｈのポリタイプを有する低抵抗ｎ型炭化珪素基板であり、ドリフト層１２は、不純物濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^１７ｃｍ^−３、厚さが５〜５０μｍである。また、ショットキ電極１７は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉなどの材料であり、配線電極１８の材料は、Ａｌなどの低抵抗金属材料である。

シリサイド層２０は、炭化珪素とオーミックコンタクトするＮｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂのいずれか１つもしくは複数の金属のシリサイドであり、裏面電極２１は、ＮｉとＡｕの積層膜である。Ｎｉの厚さは、０．３〜３μｍ、Ａｕの厚さは０．０５μｍ以上である。Ｎｉ及びＡｕの厚さは、パッケージ化する際に実施するはんだ接合の条件、パッケージ動作温度によって適宜選択すれば良い。
また、シリサイド層２０が炭化珪素半導体基板１１と裏面電極２１との間に形成されているレーザ照射領域４０（第１の領域）と、炭化珪素半導体基板１１と裏面電極２１とが直接接しているレーザ非照射領域５０（第２の領域）との幅の割合は、レーザ照射領域４０の幅に対するレーザ非照射領域５０の幅が０．５倍以上１．５倍以下である。

次に、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法を図３〜７を用いて順次説明する。図３〜図７は、本実施の形態の炭化珪素半導体装置であるＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法を説明するための各工程のＳｉＣ−ＳＢＤの断面模式図である。

まず、図３に示すように、厚さが３６０μｍ程度の炭化珪素半導体基板１１の第１の主面１３上にドリフト層１２を形成する。ここでは４Ｈのポリタイプを有するｎ型（第１導電型）で低抵抗の炭化珪素半導体基板１を用意し、その上に化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりｎ型（第１導電型）の炭化珪素エピタキシャル層であるドリフト層１２をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル層２のｎ型（第１導電型）不純物濃度は１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^１７ｃｍ^−３、厚さは５〜５０μｍとする。

つづいて、ドリフト層１２の表面にイオン注入用マスクを形成して所定のドーパントをイオン注入することにより、ｐ型（第２導電型）のイオン注入領域１５を形成する。図３ではイオン注入用マスクは省略している。注入するイオンは、例えばＡｌとし、注入する深さは、ドリフト層１２の厚さを超えない０．１〜３μｍ程度とする。また、イオン注入されたＡｌの不純物濃度は、１×１０^１７〜１×１０^１９ｃｍ^-３の範囲でドリフト層１２のｎ型不純物濃度より多いものとする。

次に、イオン注入マスクを除去した後、注入したＡｌイオンを活性化させるために不活性ガス雰囲気中で１３００〜１７００℃、３０秒〜１時間の熱処理を行なう。この熱処理工程により、ｐ型（第２導電型）のイオン注入領域１５が形成される。

つづいて、図４に示すように、イオン注入領域１５に囲まれたドリフト層１２の表面側のショットキ領域１６にイオン注入領域１５に周辺をはみ出すようにショットキ電極１７を形成し、そのショットキ電極１７の上に配線電極１８を形成する。ショットキ電極１７形成前には、ドリフト層１２表面を清浄化しておくとよい。次に、ショットキ電極１７と配線電極１８の周囲を覆うようにイオン注入領域１５およびドリフト層１２上に例えばポリイミドからなる保護膜１９を形成する。

つづいて、図５に示すように、炭化珪素半導体基板１１の第１の主面と反対側を研削機を用いて研削する。研削中、非研削面の第１主面は貼り付けられたテープ、または、ワックスによって貼り付けられたサポート基板により保護されている。研削には、ダイヤモンド砥粒をビトリファイドで結合したものなどを砥石として使用する。研削後の炭化珪素半導体基板１１の厚さは、例えば１００μｍ程度など、５０μｍ以上２００μｍ以下になる。

次に、図６に示すように、研削後の炭化珪素半導体基板１１の第２の主面上にシリサイド形成用の金属膜２２を形成する。つづいて、金属膜２２と炭化珪素半導体基板１１を反応させてシリサイド層２０を形成するために、金属膜２２の上からレーザ光３０を照射する。

照射するレーザとしては、例えばＹＶＯ_４レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、ＹＬＦレーザなどのパルスレーザが望ましい。照射するレーザ光の波長は、ＹＶＯ_４レーザを用いた場合には、その第三高調波である３５５ｎｍまたは第二高調波である５３２ｎｍとすれば良い。また、レーザ光照射中に窒素などの不活性ガスをレーザ光照射面に吹き付けながらアニールする。ここでは、３５５ｎｍの波長のレーザ光を照射した。
また、レーザの照射エネルギー密度については、金属膜２２の厚さにも依存するが、１．６〜２．５Ｊ／ｃｍ^２の範囲が望ましい。例えば、金属膜２２が厚さ１００ｎｍのＮｉである場合は、２．０Ｊ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射すれば良い。

レーザ光のビーム形状は、点状またはライン状など、どのような形状でもよく、ここではライン状のビームを用いた。ビームのサイズは、レーザ光の最大強度に対して強度が半分になる領域が１８０μｍ×７０μｍであるものとし、ビーム径が短い（ここでは７０μｍの）方向に１５μｍずつビームを移動させることによってビームを重ね合わせて照射させる。
このように、ビーム径が短い方向にビームを重ね合わせてストライプ状にレーザを照射する工程を、ビーム径が大きい（ここでは１８０μｍの）方向に、大きい方のビーム径の０．５以上１．５以下の間隔を空けて、繰り返す。
そうすると、レーザ照射領域４０とレーザ非照射領域５０がストライプ状に交互に形成され、レーザ照射領域４０のみに金属膜２２と炭化珪素が反応したシリサイド層２０が形成される。

つづいて、図７に示すように、レーザ光を照射した金属膜２２の表面に対し、エッチングを行ない、表面酸化膜などを除去する。エッチングは例えば、Ａｒ⁺イオン等を用いたドライエッチングでもよい。Ａｒ⁺イオンの場合には、レーザ非照射領域５０におけるＡｒ⁺イオンによる金属膜２２のエッチングのレートが非常に速いため、金属膜２２が完全に無くなることがあるが、それでも構わない。図７は、レーザ非照射領域５０で金属膜２２が完全に無くなった場合の例である。

次に、表面酸化膜を除去したシリサイド層２０または金属膜２２の上に、裏面電極２１を形成する。裏面電極２１の最も内側（炭化珪素半導体基板１１側）の膜は、スパッタ法で形成する。裏面電極２１の最も内側（炭化珪素半導体基板１１側）の膜をＤＣスパッタ法で形成することにより、レーザ非照射領域５０における炭化珪素半導体基板１１と裏面電極２１との密着性を高くすることができる。また、裏面電極２１は、前述のように積層構造であっても良い。このようにして、図１にその断面図を示す本発明の炭化珪素半導体装置であるＳｉＣ−ＳＢＤを製造することができる。

図８は、裏面電極２１を形成した後の本発明の炭化珪素半導体装置を第２の主面側から見た光学顕微鏡写真である。図８に示すように、レーザ照射領域４０ではレーザのビーム径が短い方向にうろこ状の模様が確認できるのに対し、レーザ非照射領域５０にはそのようなパターンは見られない。ここで、レーザ照射領域４０の幅をａ、レーザ非照射領域５０の幅をｂとする。

つづいて、図９を用いて、レーザ非照射領域５０の幅ｂとレーザ照射領域４０の幅ａの比率が裏面電極２１の抵抗増加率と密着性に及ぼす影響について説明する。
図９は、ｂ／ａ（レーザ非照射領域５０の幅／レーザ照射領域４０の幅）値を変えて作成した試料を評価して求めた、ｂ／ａ値に対する抵抗増加量および裏面電極２１の密着性の関係を示す図である。ここで、ｂ／ａ値がマイナスになっているものがあるが、これは、レーザ非照射領域５０が無く、レーザが一部重なっているものを示しており、その値は、レーザの重なり幅をレーザ照射領域４０の長さａで除した値をマイナス表示したものである。抵抗増加量は、その接触抵抗を素子を作成して求めたもので、レーザビームが一部重なっているもの、すなわち、ｂ／ａ値がマイナスの図の左端の点に対する接触抵抗の増加量を示すものである。また、密着性は、表面・界面切削装置（ＳＡＩＣＡＳ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて評価したものである。

図９に示すように、レーザ非照射領域５０が発生しないようにレーザを隙間なく一部重なるように照射すると、裏面電極２１の密着性が１．０ｋＮ／ｍ以下と非常に低くなっている。裏面電極２１の密着性を高くするためには、ｂ／ａ値を大きくすれば良いが、ｂ／ａ値が大きくなれば、抵抗増加量が大きくなる。

図９の抵抗増加量と密着性の関係図から、抵抗増加量をあまり大きくしないで、密着性を１．５ｋＮ／ｍ以上に高くするためには、ｂ／ａ値、すなわち、レーザ非照射領域５０の幅／レーザ照射領域４０の幅を０．５以上１．５以下の範囲、すなわち、図９において、点線で囲った範囲の条件にすれば良いことがわかる。このように、ｂ／ａ値を０．５以上１．５以下にすることにより、一部重なりがあるレーザ照射の場合と比較して密着性を１．８倍程度に大きく向上させることができる。また、そのときの裏面電極２１の接触抵抗の抵抗増加量は、０．１ｍΩｃｍ^２未満である。この０．１ｍΩｃｍ^２未満の接触抵抗は、最大でもＳｉＣ−ＳＢＤの順方向抵抗の１０％以下と見積もられ、素子抵抗を大幅に増加させる程度のものでは無い。

このように、レーザ非照射領域５０の幅／レーザ照射領域４０の幅の値を０．５以上１．５以下にすることにより、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、密着性の高い電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることができる。

図１０は、図８のレーザ光が照射された箇所の裏面電極２１上から見た走査電子顕微鏡像である。レーザ光を照射することで形成されるシリサイド層２０の表面荒れを裏面電極２１の表面まで引き継いで裏面電極２１が形成されていることが分かる。なお、裏面電極２１を形成する前のシリサイド層２０の表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、５０〜１００ｎｍの範囲であった。

このような方法で製造した炭化珪素半導体基板１１とドリフト層１２の合計厚さが１００μｍ程度の炭化珪素半導体装置は、モジュールのパッケージに搭載して裏面電極２１とパッケージ電極部をはんだにより接合した場合においても、裏面電極２１と炭化珪素半導体基板１１の密着性が高いので、接合界面の剥離を抑制することできる。

なお、ここでは、レーザ光のビーム形状がレーザ光の最大強度に対して強度が半分になる領域が１８０μｍ×７０μｍであるものを間隔を空けて照射する例について主に説明したが、ビーム形状は、５００μｍ×５００μｍ以下のサイズであれば他の形状であっても良く、例えば、図１１の右図に示すようなビーム形状を整形したレーザ光を照射して、全体としてレーザ照射領域４０の幅に対するレーザ非照射領域５０の幅が０．５以上１．５以下になるように照射しても良い。レーザの波長については、４Ｈの炭化珪素半導体のバンドギャップより小さいものを主にしめしたが、レーザは金属膜２２で吸収されるので、４Ｈの炭化珪素半導体のバンドギャップで吸収されるものより長波長であっても良い。

また、本実施の形態のＳｉＣ−ＳＢＤにおいて、イオン注入領域１５は耐圧を保持するために設けられているが、耐圧保持構造は、単純な構成のイオン注入領域１５だけでなくても良く、その外側に更にリング状のＪＴＥ（Ｊｕｃｃｔｉｏｎ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）領域を設けてもよい。また、例えば終端領域上に絶縁膜が形成されていてもよい。
さらに、本実施の形態のＳｉＣ−ＳＢＤの製造方法において、イオン注入後の熱処理は、カーボン保護膜を形成して行なってもよい。カーボン保護膜を形成して熱処理を行なうことにより、炭化珪素表面の凹凸発生を抑制することができる。

また、本実施の形態では、炭化珪素半導体装置として第一導電型がｎ型で第二導電型がｐ型であるＳｉＣ−ＳＢＤである例をもとに説明したが、炭化珪素半導体装置は、ＰＮ接合ダイオードやＪＢＳ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ） ダイオードであっても良く、また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であっても良く、また、第一導電型と第二導電型とが逆であっても良い。

実施の形態２．
実施の形態１では、所定の間隔でストライプ状のレーザ照射領域４０とレーザ非照射領域５０を繰り返して配置した例を説明したが、このようにすると、レーザ照射領域４０に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下になる。本実施の形態では、このレーザ照射領域４０に対するレーザ非照射領域５０の面積比を限定するものである。その他の点については、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。

図１２は、１０ｍｍ×１０ｍｍの炭化珪素半導体装置チップの裏面のレーザ照射領域４０の分布を示すものである。この炭化珪素半導体装置チップは、炭化珪素半導体基板１１とドリフト層１２を合わせた厚さが研削により例えば１００μｍまで薄くされている。金属膜２２にはＮｉを使用し、レーザ光のビーム形状は、レーザ光の最大強度に対して強度が半分になる領域が１８０μｍ×７０μｍとなっている。この炭化珪素半導体装置チップでは、横１５本と縦１７本の格子状にライン状レーザを照射した。レーザ照射領域４０に対するレーザ非照射領域５０の面積の比は、１．０である。

このように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置では、レーザ照射領域４０に対するレーザ非照射領域５０の面積比が０．５以上１．５以下になるようにレーザを照射したので、実施の形態１と同様に、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、密着性の高い裏面電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることができる。
なお、ここでは、格子状のレーザ照射の例を説明したが、レーザ非照射領域５０／レーザ照射領域４０の面積が０．５以上１．５以下であれば、その他の照射方法であってもよい。炭化珪素半導体装置のチップが長方形であれば、図１３に示すように、所定の間隔でストライプ状のレーザ照射領域４０とレーザ非照射領域５０を繰り返して配置すれば、レーザ照射領域４０の面積に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下になり、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、密着性の高い裏面電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態２で述べた通り、本発明の炭化珪素半導体装置では、レーザ照射領域４０の面積に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下であればよい。本実施の形態では、レーザ光をライン状に走査する際、レーザをオン、オフする方法、または、レーザ光をミラーにより照射領域上を走査させる方法などにより、ライン状にレーザ照射領域４０とレーザ非照射領域５０を形成する方法を利用するものである。その他の点については、実施の形態２と同様であるので、詳しい説明は省略する。

図１４は、本発明の実施の形態３の炭化珪素半導体装置の裏面のレーザ照射領域４０の分布図ある。図１４に示すように、レーザ光をオン、オフすることで、ライン状のレーザ照射領域４０の一部にレーザ非照射領域５０を形成する。また、このライン状の照射パターンを所定の間隔で繰り返す。
ここでは、ステップ送り方向に並ぶ各ラインのレーザ照射領域４０、レーザ非照射領域５０が一致しているものを示したが、これらが交互に並んでいてもよく、また、ランダムに配置されてもよい。

図１５は、図１４のライン状の照射パターンを縦方向と横方向に照射するものである。このように照射しても、レーザ照射領域４０の面積に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下にすれば、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、密着性の高い電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることができる。

さらに、実施の形態１〜３では、レーザ光をライン状に照射する形態のみを説明したが、ミラーによるレーザ光の照射と、レーザ光照射時に炭化珪素半導体装置を回転させることにより、曲線のパターンも描画可能となる。そのため、図１６に示すように、炭化珪素半導体装置のチップに対して曲線のパターンでレーザを照射しても、レーザ照射領域４０の面積に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下であれば、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、密着性の高い裏面電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態３で説明したように、レーザ照射領域４０の一部にレーザ非照射領域５０を含むライン状の照射パターンを利用して、炭化珪素半導体装置チップのダイシングライン近傍がレーザ非照射領域５０になるようにレーザを照射する。その他の点については、実施の形態３と同様であるので、詳しい説明は省略する。

図１７は、本発明の実施の形態４の炭化珪素半導体装置チップの裏面のレーザ照射領域４０の分布図ある。図１７に示すように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置チップにおいては、チップ外周の領域は全てレーザ非照射領域５０になっており、チップ中央部にレーザ非照射領域５０とレーザ照射領域４０とが交互に形成されている。また、レーザ照射領域４０の面積に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下である。

図１７に示したように、炭化珪素半導体装置チップのダイシングライン近傍にはレーザを照射せず、炭化珪素半導体装置チップの中央部を中心にレーザを照射する場合、炭化珪素半導体装置チップの活性領域のみにレーザを照射することも可能となり、全面に均一な割合でレーザを照射する場合より、炭化珪素半導体装置チップのオン抵抗をより低減できる。また、裏面電極２１が剥離が発生しやすいチップ周辺の箇所に積極的にレーザ光を照射しないことにより、抵抗増加量を抑えつつより密着性を高めて裏面電極を形成することができる。

本実施の形態の炭化珪素半導体装置においても、レーザ照射領域４０の面積に対するレーザ非照射領域５０の面積が０．５以上１．５以下にすることにより、炭化珪素半導体基板との接触抵抗が低く、密着性の高い裏面電極を備えた炭化珪素半導体装置を得ることができる。

１１ 炭化珪素半導体基板、１２ ドリフト層、１３ 炭化珪素半導体基板の第１の主面、１４ 炭化珪素半導体基板の第２の主面、１５ イオン注入領域、１６ ショットキ領域、１７ ショットキ電極、１８ 配線電極、１９ 保護膜、２０ シリサイド層、２１ 裏面電極、２２ 金属膜、３０ レーザ光、４０ レーザ照射領域、５０ レーザ非照射領域。

Claims (8)

1. 炭化珪素半導体基板と、
   前記炭化珪素半導体基板の第１主面上に形成されたドリフト層と、
   前記ドリフト層の表層部および上部に設けられたデバイス構造と、
   前記炭化珪素半導体基板の第１主面に対向する第２主面上に形成された裏面電極と
   を備え、
   前記第２の主面において、前記炭化珪素半導体基板と前記裏面電極との間にシリサイド層を有する第１の領域と、前記炭化珪素半導体基板と前記裏面電極とが直接接している第２の領域とがストライプ状に交互に配置されており、前記第１の領域の幅が前記第２の領域の幅に対して０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする炭化珪素半導体装置。
2. 炭化珪素半導体基板と、
   前記炭化珪素半導体基板の第１主面上に形成されたドリフト層と、
   前記ドリフト層の表層部および上部に設けられたデバイス構造と、
   前記炭化珪素半導体基板の第１主面に対向する第２主面上に形成された裏面電極と
   を備え、
   前記第２の主面において、前記炭化珪素半導体基板と前記裏面電極との間にシリサイド層を有する第１の領域と、前記炭化珪素半導体基板と第２電極層とが直接接している第２の領域とが交互に配置されており、前記第１の領域の面積が前記第２の領域の面積に対して０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする炭化珪素半導体装置。
3. 前記炭化珪素半導体基板の厚みが２００μｍ以下である
   請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置。
4. チップ状の炭化珪素半導体装置の外周部には第２の領域だけが形成されている
   請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置。
5. 前記シリサイド層は、ニッケルシリサイドである
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
6. （ａ）炭化珪素半導体基板の第１主面に第１の導電型のドリフト層を形成する工程と、
   （ｂ）前記ドリフト層表層に第１電極層を有するデバイス構造を形成する工程と、
   （ｃ）前記炭化珪素半導体基板の第１主面に対向する第２主面上に金属膜を形成する工程と、
   （ｄ）前記金属膜にレーザ光を照射して金属膜シリサイドを形成することによりシリサイド層を形成する工程と、
   （ｅ）前記シリサイド膜上に裏面電極を形成する工程を備え、
   前記（ｃ）工程においてレーザ光を照射する領域の幅に対するレーザ光を照射しない領域の幅の比を０．５以上１．５以下であるようにすることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
7. （ａ）炭化珪素半導体基板の第１主面に第１の導電型のドリフト層を形成する工程と、
   （ｂ）前記ドリフト層表層に第１電極層を有するデバイス構造を形成する工程と、
   （ｃ）前記炭化珪素半導体基板の第１主面に対向する第２主面上に金属膜を形成する工程と、
   （ｄ）前記金属膜にレーザ光を照射して金属膜シリサイドを形成することによりシリサイド層を形成する工程と、
   （ｅ）前記シリサイド膜上に裏面電極を形成する工程を備え、
   前記（ｃ）工程においてレーザ光を照射する領域の面積に対するレーザ光を照射しない領域の面積の比を０．５以上１．５以下であるようにすることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
8. レーザ光は、パルスレーザのレーザ光である
   請求項５または６に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。

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