JP5460975B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、炭化珪素(以下、SiCという)で構成される半導体素子に形成される電極のオーミック接触を実現することができる半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of realizing ohmic contact of electrodes formed on a semiconductor element made of silicon carbide (hereinafter referred to as SiC).

従来より、SiC基板に縦型パワーデバイスを形成した場合、当該デバイスを電気回路等と接続するための電極、特にドレイン電極を形成するに際し、SiC基板とドレイン電極との接触抵抗を低減させたオーミック電極を形成することが望まれている。   Conventionally, when a vertical power device is formed on an SiC substrate, an ohmic that reduces the contact resistance between the SiC substrate and the drain electrode when forming an electrode for connecting the device to an electric circuit or the like, particularly a drain electrode. It is desired to form an electrode.

上記オーミック電極を形成する方法として、SiC基板で構成される半導体装置において、n型SiCとp型SiCとの双方に対して低抵抗(電位障壁が小さな)接続となるオーミック電極を得るために、SiC基板にNiを蒸着した後、熱処理を行うというシリサイドプロセスを行い、SiC基板にNiシリサイド膜を形成する方法が報告されている(例えば、非特許文献1参照)。   As a method of forming the ohmic electrode, in order to obtain an ohmic electrode that has a low resistance (potential barrier is small) connection to both n-type SiC and p-type SiC in a semiconductor device composed of a SiC substrate, There has been reported a method of forming a Ni silicide film on a SiC substrate by performing a silicide process in which Ni is vapor-deposited on a SiC substrate, followed by heat treatment (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、オーミック電極の形成方法として、SiC基板に不純物ドープ層を形成し、当該不純物ドープ層上に金属薄膜を形成して当該金属薄膜上面からレーザ光照射を行うことでオーミック電極を形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。   Further, as an ohmic electrode formation method, there is a method of forming an ohmic electrode by forming an impurity doped layer on a SiC substrate, forming a metal thin film on the impurity doped layer, and irradiating laser light from the upper surface of the metal thin film. It has been proposed (see Patent Document 1).

具体的には、SiC基板の表面側に電極を形成した後、樹脂膜によってSiC基板の表面側の電極を保護する。続いて、SiC基板の裏面の薄膜化を行い、SiC基板の裏面に不純物のイオン注入を行う。そして、高温熱処理によって不純物を活性化させた後、SiC基板の裏面に電極としての金属薄膜を形成し、当該金属薄膜上へのレーザ光照射を行うことでオーミック電極を形成している。   Specifically, after forming an electrode on the surface side of the SiC substrate, the electrode on the surface side of the SiC substrate is protected by a resin film. Subsequently, the back surface of the SiC substrate is thinned, and impurity ions are implanted into the back surface of the SiC substrate. And after activating an impurity by high temperature heat processing, the metal thin film as an electrode is formed in the back surface of a SiC substrate, and the ohmic electrode is formed by performing the laser beam irradiation on the said metal thin film.

さらに、オーミック電極の電極形成面の処理として、SiC基板の露出面に研磨処理またはレーザ光照射を施すことにより、露出面に微細な凹凸を形成した後に電極を形成する方法が提案されている(特許文献2参照)。   Further, as an electrode forming surface treatment of the ohmic electrode, there has been proposed a method of forming an electrode after forming fine irregularities on the exposed surface by subjecting the exposed surface of the SiC substrate to polishing treatment or laser light irradiation ( Patent Document 2).

具体的には、SiC基板の表面側に電極を形成し、樹脂膜によってSiC基板の表面側の電極を保護する。続いて、SiC基板の裏面を薄膜化し、当該薄膜化したSiC基板の裏面に研磨処理またはレーザ光照射を施すことでSiC基板の裏面に微細な凹凸を形成する。この後、微細な凹凸が形成されたSiC基板の裏面に電極としての金属薄膜を形成する。   Specifically, an electrode is formed on the surface side of the SiC substrate, and the electrode on the surface side of the SiC substrate is protected by a resin film. Subsequently, the back surface of the SiC substrate is thinned, and the back surface of the thinned SiC substrate is subjected to polishing treatment or laser light irradiation to form fine irregularities on the back surface of the SiC substrate. Thereafter, a metal thin film as an electrode is formed on the back surface of the SiC substrate on which fine irregularities are formed.

しかしながら、上記非特許文献1に示される技術では、電極材料にNiを用いて、NiとSiCのSiの化合物であるNiシリサイドを生成するため、800℃以上のシンタが必要になっている。   However, in the technique disclosed in Non-Patent Document 1, Ni is used as an electrode material to generate Ni silicide, which is a Si compound of Ni and SiC, so that sintering at 800 ° C. or higher is required.

また、特許文献1に記載の方法では、オーミック電極の形成においてレーザ光照射を行っているが、SiC基板裏面に不純物をドーピングした層を必要としている。この不純物の活性化のためには、不純物ドープ層を形成した後に比較的高温で熱処理を施す必要がある。イオン注入法では、例えば1600℃〜1700℃程度の高温でSiC基板に熱処理を施すこととなる。   Further, in the method described in Patent Document 1, laser light irradiation is performed in forming an ohmic electrode, but a layer doped with impurities is required on the back surface of the SiC substrate. In order to activate this impurity, it is necessary to perform heat treatment at a relatively high temperature after forming the impurity doped layer. In the ion implantation method, heat treatment is performed on the SiC substrate at a high temperature of about 1600 ° C. to 1700 ° C., for example.

したがって、これらの方法では、高温熱処理による不純物の活性化の工程でSiC基板の表面側に形成した表面電極が熱的ダメージを受けてしまい、デバイスの使用上種々の不具合が発生する可能性があった。   Therefore, in these methods, the surface electrode formed on the surface side of the SiC substrate in the step of activating the impurities by high-temperature heat treatment may be thermally damaged, which may cause various problems in device use. It was.

また、縦型パワーデバイスのように表裏方向で電流を流すものにおいて、動作抵抗を低減させるためにSiC基板を薄膜化させることが好ましい。しかし、高温の熱処理が困難な厚さにSiC基板を薄膜化した場合、熱処理を施すことができないためにSiC基板の裏面にオーミック電極を形成することができないという問題もあった。   In addition, in the case of passing a current in the front and back direction like a vertical power device, it is preferable to make the SiC substrate thin in order to reduce the operating resistance. However, when the SiC substrate is thinned to a thickness that makes it difficult to perform high-temperature heat treatment, there is a problem in that an ohmic electrode cannot be formed on the back surface of the SiC substrate because heat treatment cannot be performed.

そこで、高温で熱処理せずに不純物ドープ層を活性化する方法として、SiC基板にレーザ光を照射する方法が特許文献3に提案されている。この方法を用いた場合の裏面電極の形成プロセスは以下のようになる。   Therefore, Patent Document 3 proposes a method of irradiating a SiC substrate with laser light as a method of activating the impurity doped layer without heat treatment at a high temperature. The process of forming the back electrode when this method is used is as follows.

まず、縦型素子を形成したSiC基板の表面側に電極を形成する。次に、樹脂膜によってSiC基板の表面を保護し、SiC基板の裏面を薄膜化する。そして、SiC基板の裏面へ不純物のイオン注入を行い、SiC基板の裏面へレーザ光照射を行う。この後、SiC基板の裏面に金属薄膜を形成することで電極を形成する。
今井聖支、他1名,「29p−ZM−14、Niサリサイドプロセスを用いたn型およびp型SiC同時コンタクト」,第51回応用物理関係連合講演会講演予稿集,社団法人応用物理学会、2004年3月28日、第1分冊、p.437 特開2004−158702号公報 特開2006−41248号公報 特開2002−289550号公報
First, an electrode is formed on the surface side of a SiC substrate on which a vertical element is formed. Next, the surface of the SiC substrate is protected by the resin film, and the back surface of the SiC substrate is thinned. Then, ion implantation of impurities is performed on the back surface of the SiC substrate, and laser light irradiation is performed on the back surface of the SiC substrate. Thereafter, an electrode is formed by forming a metal thin film on the back surface of the SiC substrate.
Seisuke Imai and 1 other, "29p-ZM-14, n-type and p-type SiC simultaneous contact using Ni salicide process", Proceedings of the 51st Joint Conference on Applied Physics, Japan Society of Applied Physics, March 28, 2004, first volume, p. 437 JP 2004-158702 A JP 2006-41248 A JP 2002-289550 A

しかしながら、特許文献3に示すようにイオン注入を用いる方法では、イオン注入装置が高額であることに加えて、イオン注入工程自体高額な費用が必要になるという問題がある。したがって、イオン注入工程を行うことなくオーミック電極が得られるようにするのが望ましい。   However, in the method using ion implantation as shown in Patent Document 3, there is a problem that the ion implantation process itself is expensive in addition to the expensive ion implantation apparatus. Therefore, it is desirable to obtain an ohmic electrode without performing an ion implantation process.

本発明は上記点に鑑みて、イオン注入工程を用いることなく、低温プロセスでオーミック電極を形成することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming an ohmic electrode by a low temperature process without using an ion implantation step.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、半導体基板(1)を用意し、当該半導体基板(1)の裏面を研磨することで当該裏面に凹凸を形成する研磨工程と、研磨工程の後、半導体基板(1)の裏面上にシリサイドを形成する金属薄膜(110)を形成する金属薄膜形成工程と、金属薄膜形成工程の後、金属薄膜にレーザ光(50)を照射することで第1の電極(11)を形成する電極形成工程と、を含み、電極形成工程では、固体レーザにてレーザ光(50)を照射すると共に、レーザ光(50)の波長を355nmとし、レーザ光における光子エネルギー(eV)とレーザ出力(mJ/cm2)の積が、1000(eV・mJ/cm2)以上かつ8000 (eV・mJ/cm2)以下となる範囲のレーザ出力としてレーザ光の照射を金属薄膜にシリサイド層(111)が形成される時間行うことを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, a polishing step of preparing a semiconductor substrate (1) and polishing the back surface of the semiconductor substrate (1) to form irregularities on the back surface, and polishing After the step, a metal thin film forming step for forming a metal thin film (110) for forming silicide on the back surface of the semiconductor substrate (1), and after the metal thin film forming step, the metal thin film is irradiated with laser light (50). The first electrode (11) is formed by an electrode forming step, and in the electrode forming step, the laser beam (50) is irradiated with a solid-state laser and the wavelength of the laser beam (50) is set to 355 nm. Laser light as a laser output in a range where the product of photon energy (eV) and laser output (mJ / cm 2 ) in light is 1000 (eV · mJ / cm 2 ) or more and 8000 (eV · mJ / cm 2 ) or less The irradiation is performed for a time during which the silicide layer (111) is formed on the metal thin film .

このような工程順序で第1の電極を形成することにより、半導体基板(1)に高温処理を行うことなく、半導体基板(1)に第1の電極(11)にシリサイド層(111)を生成することができる。したがって、イオン注入工程を用いることなく、かつ低温プロセスによって第1の電極(11)をオーミック電極とすることが可能となる。   By forming the first electrode in such a process order, the silicide layer (111) is generated on the first electrode (11) on the semiconductor substrate (1) without performing high temperature treatment on the semiconductor substrate (1). can do. Therefore, it is possible to make the first electrode (11) an ohmic electrode without using an ion implantation step and by a low temperature process.

また、請求項に記載の発明では、研磨工程の際に、半導体基板の裏面の粗度(Ra)が10nm以上かつ500nm以下となるように裏面を研磨することを特徴としている。 The invention described in claim 1 is characterized in that, in the polishing step, the back surface is polished so that the roughness (Ra) of the back surface of the semiconductor substrate is 10 nm or more and 500 nm or less.

このように、微細な凹凸を形成する際に表面粗度(Ra)が10nm以上かつ500nm以下となるようにしている。このため、より良好なオーミック接合を得ることができる。   As described above, the surface roughness (Ra) is set to be 10 nm or more and 500 nm or less when forming fine irregularities. For this reason, a better ohmic junction can be obtained.

請求項に記載の発明では、金属薄膜形成工程の際に、金属薄膜としてNi、Ti、Mo、Wのいずれか1つもしくは複数を含む金属を形成することを特徴としている。 The invention according to claim 2 is characterized in that a metal containing any one or more of Ni, Ti, Mo, and W is formed as the metal thin film during the metal thin film forming step.

このように、シリサイド層(111)を形成するために用いられる金属として、Ni、Ti、Mo、Wのいずれか1つもしくは複数を含む金属を適用することができる。このような金属薄膜の膜厚を、請求項に記載したように、例えば10nmにすることができる。 Thus, a metal containing any one or more of Ni, Ti, Mo, and W can be used as the metal used to form the silicide layer (111). The thickness of such a metal thin film can be set to, for example, 10 nm as described in claim 3 .

さらに、半導体基板(1)を用意する際に、請求項に記載したように、半導体基板(1)の主表面側に素子構造および第2の電極(10)が形成された縦型の半導体素子を形成しておいたものを用意し、第2の電極(10)の形成後に半導体基板(1)の裏面(1b)を研磨するようにすることもできる。 Furthermore, when the semiconductor substrate (1) is prepared, as described in claim 5 , a vertical semiconductor in which an element structure and a second electrode (10) are formed on the main surface side of the semiconductor substrate (1). It is also possible to prepare a device in which an element is formed and polish the back surface (1b) of the semiconductor substrate (1) after the second electrode (10) is formed.

上述のように、第1の電極を低温プロセスで形成することができるので、第1の電極(11)を形成する前に半導体基板に素子構造等を形成したとしても、当該素子構造等に熱的ダメージを与えないようにすることができる。   As described above, since the first electrode can be formed by a low temperature process, even if an element structure or the like is formed on the semiconductor substrate before the first electrode (11) is formed, the element structure or the like is not heated. You can avoid damaging the target.

この場合、請求項に記載したように、第2の電極を形成した後に半導体基板の主表面側に当該第2の電極を覆う保護膜(40)を形成することが好ましい。これにより、半導体基板の主表面側を保護しつつ、第1の電極(11)の形成を行うことができる。 In this case, as described in claim 6 , it is preferable to form a protective film (40) covering the second electrode on the main surface side of the semiconductor substrate after forming the second electrode. Thereby, formation of the 1st electrode (11) can be performed, protecting the main surface side of a semiconductor substrate.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図1に、本実施形態に示すSiC半導体装置の製造方法により製造したプレーナ型MOSFET(縦型パワーMOSFET)の断面図を示す。本デバイスは、例えばインバータに適用すると好適なものである。図1に基づいて縦型パワーMOSFETの構造について説明する。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a planar MOSFET (vertical power MOSFET) manufactured by the method of manufacturing an SiC semiconductor device shown in the present embodiment. This device is suitable when applied to, for example, an inverter. The structure of the vertical power MOSFET will be described with reference to FIG.

+型半導体基板(以下、n+型基板という)1は、上面を主表面1aとし、主表面1aの反対面である下面を裏面1bとしており、単結晶SiCからなるものである。また、n+型基板1の厚さは350μmである。このn+型基板1の主表面1a上には、n+型基板1よりも低いドーパント濃度を有するSiCにて構成されたn-型エピタキシャル層(以下、n-型エピ層という)2が積層されている。 An n + type semiconductor substrate (hereinafter referred to as an n + type substrate) 1 has a top surface as a main surface 1a and a bottom surface opposite to the main surface 1a as a back surface 1b, and is made of single crystal SiC. The thickness of the n + type substrate 1 is 350 μm. On the main surface 1a of the n + -type substrate 1, n + -type substrate 1 n is constituted by SiC having a lower dopant concentration than - -type epitaxial layer (hereinafter, n - referred -type epitaxial layer) 2 is stacked Has been.

-型エピ層2の表層部における所定領域には、所定深さを有するp-型ベース領域3aおよびp-型ベース領域3b(以下、p-型ベース領域3a、3bという)が離間して形成されている。また、ベース領域3a、3bにおいて、一部厚さが厚くなったディープベース層30a、30bが形成されている。このディープベース層30a、30bは、n+型ソース領域4a、4bに重ならない部分に形成されており、p-型ベース領域3a、3bのうちディープベース層30a、30bが形成された厚みが厚くなった部分が、ディープベース層30aが形成されていない厚みの薄い部分よりも不純物濃度が濃くなっている。 A p type base region 3 a and a p type base region 3 b (hereinafter referred to as p type base regions 3 a and 3 b) having a predetermined depth are spaced apart from each other in a predetermined region in the surface layer portion of the n type epi layer 2. Is formed. In addition, deep base layers 30a and 30b having a partially increased thickness are formed in the base regions 3a and 3b. The deep base layers 30a and 30b are formed in portions that do not overlap with the n + type source regions 4a and 4b, and the deep base layers 30a and 30b are formed thick in the p type base regions 3a and 3b. The formed portion has a higher impurity concentration than the thin portion where the deep base layer 30a is not formed.

このようなディープベース層30a、30bによって、ディープベース層30a、30b下のn-型エピ層2における厚さが薄くなり(n+型半導体n+型基板1とディープベース層30a、30bとの距離が短くなり)電界強度を高くすることができ、アバランシェブレークダウンさせ易くすることができる。 Such deep base layers 30a and 30b reduce the thickness of the n type epi layer 2 below the deep base layers 30a and 30b (the n + type semiconductor n + type substrate 1 and the deep base layers 30a and 30b The electric field strength can be increased and the avalanche breakdown can be facilitated.

また、p-型ベース領域3aの表層部における所定領域には、当該p-型ベース領域3aよりも浅いn+型ソース領域4aが形成され、p-型ベース領域3bの表層部における所定領域には、当該p-型ベース領域3bよりも浅いn+型ソース領域4bがそれぞれ形成されている。 Further, p - is a predetermined region in the surface layer of type base region 3a, the p - type base region shallower n + -type source region 4a than 3a is formed, p - in a predetermined region in the surface layer of type base region 3b Are formed with an n + type source region 4b shallower than the p type base region 3b.

さらに、n+型ソース領域4aとn+型ソース領域4bとの間におけるn-型エピ層2およびp-型ベース領域3a、3bの表面部にはn-型層5aおよびn+型層5bからなるn-型SiC層5が延設されている。つまり、p-型ベース領域3a、3bの表面部においてソース領域4a、4bとn-型エピ層2とを繋ぐようにn-型SiC層5が配置されている。このn-型SiC層5は、デバイスの動作時にデバイス表面においてチャネル形成層として機能する。以下、n-型SiC層5を表面チャネル層という。 Further, n -type layer 5a and n + -type layer 5b are formed on the surface of n -type epi layer 2 and p -type base regions 3a and 3b between n + -type source region 4a and n + -type source region 4b. An n -type SiC layer 5 made of is extended. That is, the n type SiC layer 5 is arranged so as to connect the source regions 4a and 4b and the n type epi layer 2 at the surface portions of the p type base regions 3a and 3b. This n -type SiC layer 5 functions as a channel forming layer on the device surface during device operation. Hereinafter, the n -type SiC layer 5 is referred to as a surface channel layer.

表面チャネル層5のうちp-型ベース領域3a、3bの上部に配置されたn-型層5aのドーパント濃度は、1×1015cm-3〜1×1017cm-3程度の低濃度となっており、かつ、n-型エピ層2およびp-型ベース領域3a、3bのドーパント濃度以下となっている。これにより、低オン抵抗化が図られている。 The dopant concentration of the n type layer 5a disposed on the p type base regions 3a and 3b in the surface channel layer 5 is as low as about 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 17 cm −3. And the concentration is lower than the dopant concentration of the n -type epi layer 2 and the p -type base regions 3a and 3b. Thereby, low on-resistance is achieved.

また、p-型ベース領域3a、3b、n+型ソース領域4a、4bの表面部には凹部6a、6bが形成されている。 Recesses 6a and 6b are formed in the surface portions of the p type base regions 3a and 3b and the n + type source regions 4a and 4b.

表面チャネル層5の上面およびn+型ソース領域4a、4bの上面にはゲート絶縁膜(シリコン酸化膜)7が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜7の上にはゲート電極8が形成されている。ゲート電極8は絶縁膜9にて覆われている。当該絶縁膜9として、シリコン酸化膜が用いられている。その上にはソース電極10が形成され、ソース電極10はn+型ソース領域4a、4bおよびp-型ベース領域3a、3bと接している。また、n+型基板1の裏面1bには、ドレイン電極11が形成されている。このドレイン電極11は、n+型基板1の裏面1bに対してオーミック接合されている。 A gate insulating film (silicon oxide film) 7 is formed on the upper surface of the surface channel layer 5 and the upper surfaces of the n + -type source regions 4a and 4b. Further, a gate electrode 8 is formed on the gate insulating film 7. The gate electrode 8 is covered with an insulating film 9. A silicon oxide film is used as the insulating film 9. A source electrode 10 is formed thereon, and the source electrode 10 is in contact with the n + type source regions 4a and 4b and the p type base regions 3a and 3b. A drain electrode 11 is formed on the back surface 1 b of the n + type substrate 1. The drain electrode 11 is in ohmic contact with the back surface 1 b of the n + type substrate 1.

なお、n-型エピ層2のうち、p-型ベース領域3a、3bに挟まれた部分がいわゆるJ−FET部を構成する。また、上記ソース電極10は本発明の第2の電極に相当し、ドレイン電極11は本発明の第1の電極に相当する。 In the n -type epi layer 2, the portion sandwiched between the p -type base regions 3 a and 3 b constitutes a so-called J-FET portion. The source electrode 10 corresponds to the second electrode of the present invention, and the drain electrode 11 corresponds to the first electrode of the present invention.

次に、図1に示す縦型パワーMOSFETの製造方法について説明する。ただし、本実施形態にかかる縦型パワーMOSFETの基本的な製造方法に関しては従来と同様であるため、従来と異なるドレイン電極11の形成方法についてのみ説明する。   Next, a method for manufacturing the vertical power MOSFET shown in FIG. 1 will be described. However, since the basic manufacturing method of the vertical power MOSFET according to the present embodiment is the same as the conventional method, only the method for forming the drain electrode 11 different from the conventional method will be described.

図2は、図1に示した縦型パワーMOSFETにおけるドレイン電極11の製造工程を示した図である。なお、図2では、簡略化のため縦型パワーMOSFETの素子構造については図示を省略してある。   FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the drain electrode 11 in the vertical power MOSFET shown in FIG. In FIG. 2, the device structure of the vertical power MOSFET is not shown for simplification.

まず、n+型基板1の表面側に図1に示されるデバイスを形成したもの、すなわちドレイン電極11を除くソース電極10まで形成したものを用意する。 First, a device in which the device shown in FIG. 1 is formed on the surface side of the n + type substrate 1, that is, a device in which the source electrode 10 excluding the drain electrode 11 is formed is prepared.

そして、図2(a)に示す工程を行う。具体的には、n+型基板1を薄膜化し、n+型基板1の厚さを350μmとする。そして、当該n+型基板1の主表面1a側にソース電極10を覆う保護膜40を形成する。当該保護膜40は、n+型基板1に形成された表面電極、すなわちソース電極10等を保護するものであり、例えばポリイミド等の樹脂材料が採用される。この保護膜40により、n+型基板1の表面側を固定して、以下に示す工程により、n+型基板1の裏面1bにドレイン電極11を形成する。 Then, the process shown in FIG. Specifically, the n + type substrate 1 is thinned, and the thickness of the n + type substrate 1 is 350 μm. Then, a protective film 40 that covers the source electrode 10 is formed on the main surface 1 a side of the n + -type substrate 1. The protective film 40 protects the surface electrode formed on the n + -type substrate 1, that is, the source electrode 10, and a resin material such as polyimide is used, for example. The front surface side of the n + type substrate 1 is fixed by the protective film 40, and the drain electrode 11 is formed on the back surface 1b of the n + type substrate 1 by the following process.

次に、n+型基板1の裏面1bに対する研磨処理を行う(研磨工程)。本実施形態では、研磨方法としてグラインディングを採用する。グラインディングとは、砥石を回転させて当該砥石を加工対象面に押し当てて行う研磨方法である。この研磨方法により、n+型基板1の裏面1bに微細な凹凸を形成する。このとき、n+型基板1の裏面1bの表面粗度Raを10nm以上かつ500nm以下となるようにしている。この理由については後述する。 Next, a polishing process is performed on the back surface 1b of the n + type substrate 1 (polishing step). In this embodiment, grinding is adopted as a polishing method. Grinding is a polishing method performed by rotating a grindstone and pressing the grindstone against a surface to be processed. By this polishing method, fine irregularities are formed on the back surface 1 b of the n + type substrate 1. At this time, the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + type substrate 1 is set to be 10 nm or more and 500 nm or less. The reason for this will be described later.

続く、図2(b)に示す工程では、図2(a)に示す工程で凹凸形状とされたn+型基板1の裏面1b上に金属薄膜110を形成する(金属薄膜形成工程)。例えば、n+型基板1の裏面1b上にNiを蒸着させることにより、n+型基板1の裏面1b上に金属薄膜110を形成する。このとき、表面粗度Raに対応できるように、金属薄膜110の厚みを設定し、例えば10nm以上にする。 In the subsequent step shown in FIG. 2B, a metal thin film 110 is formed on the back surface 1b of the n + -type substrate 1 that has been made uneven in the step shown in FIG. 2A (metal thin film forming step). For example, by depositing Ni on the n + -type substrate 1 on the back surface 1b, forming a metal thin film 110 on the back surface 1b n + -type substrate 1. At this time, the thickness of the metal thin film 110 is set so as to correspond to the surface roughness Ra, for example, 10 nm or more.

また、図2(c)に示す工程では、金属薄膜110にレーザ光照射を行う(電極形成工程)。具体的には、LD励起固体レーザ(基本波長1064nm)を採用し、LD励起固体レーザのレーザ光51をn+型基板1の裏面1b上で走査して、好ましくはスキャニングもしくはマスキングにより金属薄膜110が形成された部分にのみレーザ光51が照射されるようにする。これにより、金属薄膜110を構成する金属(本実施形態ではNi)とn+型基板1を構成するSiとを反応させて、図2(d)に示されるシリサイド層111を生成することができる。このとき、LD励起個体レーザの光子エネルギーとレーザ出力の積が1000eV・mJ/cm2以上かつ8000eV・mJ/cm2以下となるような条件としている。この理由については後述する。 In the step shown in FIG. 2C, the metal thin film 110 is irradiated with laser light (electrode formation step). Specifically, an LD-pumped solid-state laser (fundamental wavelength 1064 nm) is employed, and the laser beam 51 of the LD-pumped solid-state laser is scanned on the back surface 1b of the n + -type substrate 1, preferably by scanning or masking. The laser beam 51 is irradiated only on the portion where the is formed. Thereby, the metal (Ni in the present embodiment) constituting the metal thin film 110 and the Si constituting the n + type substrate 1 are reacted to generate the silicide layer 111 shown in FIG. . At this time, and the conditions such as the photon energy and the product of the laser power of the LD pumped solid laser is 1000eV · mJ / cm 2 or more and 8000eV · mJ / cm 2 or less. The reason for this will be described later.

以上のようにして、図1に示す縦型パワーMOSFETが完成する。そして、このような工程により、シリサイド層111を含むドレイン電極11を形成することができ、イオン注入工程を用いることなく、かつ低温プロセスによってドレイン電極11をオーミック電極とすることができる。   As described above, the vertical power MOSFET shown in FIG. 1 is completed. By such a process, the drain electrode 11 including the silicide layer 111 can be formed, and the drain electrode 11 can be an ohmic electrode by a low temperature process without using an ion implantation process.

ここで、図2(a)に示される研磨処理工程における表面粗度Raや図2(c)に示されるレーザ光照射工程における光子エネルギとレーザ出力の積を上述した数値としている理由について説明する。   Here, the reason why the product of the surface roughness Ra in the polishing process shown in FIG. 2A and the photon energy and the laser output in the laser light irradiation process shown in FIG. .

まず、図2(a)に示される研磨処理工程について説明する。本発明者らは、実験的に、研磨処理工程におけるn+型基板1の裏面1bの表面粗度Raを0.5nm、1nm、8nm、50nm、200nmの5水準とし、それぞれの水準で金属薄膜110を形成して、図2(c)に示すレーザ光照射工程を行った。そして、このように表面粗度Raを変化させてドレイン電極11を形成した試料について抵抗測定を行ったところ、図3に示す結果が得られた。 First, the polishing process shown in FIG. 2A will be described. The inventors experimentally set the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + -type substrate 1 in the polishing process to five levels of 0.5 nm, 1 nm, 8 nm, 50 nm, and 200 nm, and the metal thin film at each level. 110 was formed, and the laser beam irradiation process shown in FIG. And when resistance measurement was performed about the sample which formed the drain electrode 11 by changing surface roughness Ra in this way, the result shown in FIG. 3 was obtained.

この図に示されるように、n+型基板1の裏面1bの表面粗度Raが0.5nmの場合、ドレイン電極11はショットキー接合になった。また、この場合についてオージェ分析を行ったところ、Niシリサイドは生成されていなかった。 As shown in this figure, when the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + type substrate 1 is 0.5 nm, the drain electrode 11 has a Schottky junction. Further, when Auger analysis was performed in this case, Ni silicide was not generated.

これに対して、n+型基板1の裏面1bの表面粗度Raが1nm以上になると、表面粗度Raが0.5nmの場合よりも抵抗値が下がった。そして、上記と同様にオージェ分析を行ったところ、表面粗度Raが1nm以上の場合ではNiシリサイドが生成されているという結果が得られ、ドレイン電極11がn+型基板1に対してオーミック接合されていることがわかった。特に、n+型基板1の裏面1bの表面粗度Raが50nm、200nmの場合、10-3Ω・cm-2〜10-4Ω・cm-2のオーダーの低抵抗の良好なオーミック電極を得ることができた。 On the other hand, when the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + -type substrate 1 is 1 nm or more, the resistance value is lower than when the surface roughness Ra is 0.5 nm. When Auger analysis was performed in the same manner as described above, a result that Ni silicide was generated when the surface roughness Ra was 1 nm or more was obtained, and the drain electrode 11 was in ohmic contact with the n + type substrate 1. I found out. In particular, when the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + type substrate 1 is 50 nm or 200 nm, a good ohmic electrode having a low resistance on the order of 10 −3 Ω · cm −2 to 10 −4 Ω · cm −2 is used. I was able to get it.

これらの結果に基づき、n+型基板1の裏面1bの表面粗度Raを1nm以上にしておくことにより、良好なオーミック電極を得ることが可能となる。ただし、図3に示される結果から表面粗度Raを10nm未満とすると、オーミック接合であったとしても抵抗値が高くなってしまう。また、表面粗度Raは各値について±20%程度の幅があるため、表面粗度Raを8nmとして測定を行った場合に対し20%の幅を考慮した10nmを下限値とするのが好ましい。また、表面粗度Raが1nm以上であればどのような値であってもオーミック電極を得られるかもしれないが、n+型基板1に対して500nmを超える表面粗度Raを実現することは困難である。このため、実際に製造できる500nmを上限値とするのが好ましい。 Based on these results, a good ohmic electrode can be obtained by setting the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + type substrate 1 to 1 nm or more. However, if the surface roughness Ra is less than 10 nm from the results shown in FIG. 3, the resistance value becomes high even if the surface is an ohmic junction. Further, since the surface roughness Ra has a width of about ± 20% for each value, it is preferable to set 10 nm considering the width of 20% as a lower limit value when the surface roughness Ra is measured at 8 nm. . Further, an ohmic electrode may be obtained with any value as long as the surface roughness Ra is 1 nm or more, but it is possible to achieve a surface roughness Ra exceeding 500 nm for the n + type substrate 1. Have difficulty. For this reason, it is preferable to make 500 nm which can be actually manufactured into an upper limit.

このため、上述したように、n+型基板1の裏面1bの表面粗度Raを10nm以上かつ500nm以下としている。また、図3の結果からもわかるように、表面粗度Raを50nm以上かつ200nm以下にすると、より良好なオーミック接合を得ることができる。 For this reason, as described above, the surface roughness Ra of the back surface 1b of the n + type substrate 1 is set to 10 nm or more and 500 nm or less. As can be seen from the results of FIG. 3, when the surface roughness Ra is 50 nm or more and 200 nm or less, a better ohmic junction can be obtained.

次に、図2(c)に示されるレーザ光照射工程について説明する。本発明者らは、図2(c)に示されるレーザ照射の工程において、基本波長が1064nmであるLD励起個体レーザを用い、波長変換アダプタにて2倍波(532nm)、3倍波(355nm)、4倍波(266nm)を生成し、レーザ光51の波長を1064nm、532nm、355nm、266nmの4水準として、それぞれの水準でドレイン電極11を形成した。そのとき、レーザ光51の強度を200mJ/cm2〜1000mJ/cm2とした。このようにして形成したドレイン電極11について抵抗測定を行ったところ、図4に示す結果が得られた。 Next, the laser beam irradiation process shown in FIG. In the laser irradiation process shown in FIG. 2 (c), the present inventors use an LD-excited solid laser having a fundamental wavelength of 1064 nm, and a second harmonic (532 nm) and a third harmonic (355 nm) using a wavelength conversion adapter. ) The fourth harmonic wave (266 nm) was generated, and the wavelength of the laser beam 51 was set to four levels of 1064 nm, 532 nm, 355 nm, and 266 nm, and the drain electrode 11 was formed at each level. Then, to the intensity of the laser beam 51 and 200mJ / cm 2 ~1000mJ / cm 2 . When the resistance of the drain electrode 11 thus formed was measured, the result shown in FIG. 4 was obtained.

この図に示されるように1064nm、532nm、355nm、266nmの各波長のレーザ光ともレーザ出力が大きくなるほど抵抗値が下がることがわかる。ここで、光の光子エネルギーは光の波長が短くなるほど大きくなることが知られている。即ち、1064nmの波長(基本波)の光子エネルギーは1.16eVであるが、532nm(2倍波)、355nm(3倍波)、266nm(4倍波)の各波長の光子エネルギーはそれぞれ2.33eV(2倍)、3.50eV(3倍)、4.66eV(4倍)になる。

As shown in this figure, it can be seen that the resistance value of the laser beams having wavelengths of 1064 nm, 532 nm, 355 nm, and 266 nm decreases as the laser output increases. Here, it is known that the photon energy of light increases as the wavelength of light decreases. That is, the photon energy at a wavelength of 1064 nm (fundamental wave) is 1.16 eV, 532 nm (2 harmonic), 3 55 nm (3 harmonic), the photon energy of each wavelength of 266 nm (4 harmonic) are respectively It becomes 2.33 eV (2 times), 3.50 eV (3 times), 4.66 eV (4 times).

本発明者らは、この光子エネルギに着目し、図4の抵抗値を光子エネルギーとレーザ出力の積に対して再度図示した。図5は、その結果を示した図である。   The inventors paid attention to this photon energy, and illustrated the resistance value in FIG. 4 again with respect to the product of the photon energy and the laser output. FIG. 5 is a diagram showing the results.

この図に示されるように各波長の抵抗値とも同じ曲線上に重なっていることが判る。特に、光子エネルギーとレーザ出力の積が1000eV・mJ/cm2以上かつ8000eV・mJ/cm2以下では10-3Ω・cm-2以下の低抵抗の良好なオーミック電極を得ることができた。ただし、光子エネルギーが大きすぎるとn+型基板1の裏面1bの表面がレーザ照射による熱でアブレーションや溶融を起こしてしまう可能性があるため、光子エネルギとレーザ出力の積を8000eV・mJ/cm2以下にするのが好ましい。 As shown in this figure, it can be seen that the resistance values of the respective wavelengths overlap on the same curve. In particular, the photon energy and the product of the laser output could be obtained 1000eV · mJ / cm 2 or more and 8000eV · mJ / cm 2 10 -3 Ω · cm -2 or less favorable ohmic electrode having a low resistance in the following. However, if the photon energy is too large, the surface of the back surface 1b of the n + -type substrate 1 may be ablated or melted by the heat of laser irradiation, so the product of the photon energy and the laser output is 8000 eV · mJ / cm. 2 or less is preferable.

このため、上述したように、LD励起個体レーザの光子エネルギとレーザ出力の積が1000eV・mJ/cm2以上かつ8000eV・mJ/cm2以下となるような条件としている。 Therefore, as described above, and the conditions such as the photon energy and the product of the laser power of the LD pumped solid laser is 1000eV · mJ / cm 2 or more and 8000eV · mJ / cm 2 or less.

さらに、本発明者らは、ドレイン電極11を従来の方法と本実施形態に係る方法とでそれぞれ形成し、オージェ分析を行ってそれぞれ比較した。なお、従来の方法とは、n+型基板1の裏面1bにレーザ光を照射した後、金属薄膜110を形成するという工程順である。 Furthermore, the present inventors formed the drain electrode 11 by the conventional method and the method according to the present embodiment, respectively, and performed Auger analysis for comparison. The conventional method is a process sequence in which the metal thin film 110 is formed after the back surface 1b of the n + type substrate 1 is irradiated with laser light.

すなわち、従来の方法および本実施形態に係る方法でそれぞれ得られたサンプルについて金属薄膜110をキャロス洗浄により除去し、その後、n+型基板1の裏面1bについてオージェ分析を行った。その結果を図6に示す。 That is, the metal thin film 110 was removed by carros cleaning for the samples obtained by the conventional method and the method according to the present embodiment, and then Auger analysis was performed on the back surface 1b of the n + type substrate 1. The result is shown in FIG.

図6(a)は従来の方法によって、図6(b)は本実施形態に係る方法によって、それぞれドレイン電極11を形成した場合のオージェ分析の結果である。図6に示される各グラフの横軸はn+型基板1の深さ、縦軸は検出強度である。当該検出強度が大きいほど、検出対象となった元素が多く分布している。 FIG. 6A shows the results of Auger analysis when the drain electrode 11 is formed by a conventional method, and FIG. 6B shows the results of the method according to the present embodiment. The horizontal axis of each graph shown in FIG. 6 is the depth of the n + type substrate 1, and the vertical axis is the detected intensity. The larger the detection intensity, the more elements that are the detection targets are distributed.

図6(a)に示されるように、従来の方法でドレイン電極11を形成した場合、n+型基板1を構成する炭素(C)や酸素(O)の存在を検出することができたが、金属薄膜110を構成するNiを検出することはできなかった。すなわち、n+型基板1内にNiが存在せず、Niシリサイドが形成されていないと言える。 As shown in FIG. 6A, when the drain electrode 11 was formed by the conventional method, the presence of carbon (C) and oxygen (O) constituting the n + type substrate 1 could be detected. Ni constituting the metal thin film 110 could not be detected. That is, it can be said that Ni does not exist in the n + type substrate 1 and Ni silicide is not formed.

しかし、図6(b)に示されるように、本実施形態の方法によってドレイン電極11を形成した場合、n+型基板1の裏面1bに近いほどNiが多く検出され、n+型基板1の裏面1bから深くなるほど、Niの検出強度が減少している。すなわち、n+型基板1の裏面1bから深さ方向にNiシリサイドが形成されていると言える。 However, as shown in FIG. 6B, when the drain electrode 11 is formed by the method of the present embodiment, the closer to the back surface 1b of the n + type substrate 1, the more Ni is detected, and the n + type substrate 1 The detection intensity of Ni decreases as the depth increases from the back surface 1b. That is, it can be said that Ni silicide is formed in the depth direction from the back surface 1b of the n + type substrate 1.

このように、本実施形態に係る方法、すなわち金属薄膜110を形成した後にレーザ光の照射を行い、高温処理を行わない方法でドレイン電極11を形成したとしても、n+型基板1にNiシリサイドを形成することができる。 As described above, even if the drain electrode 11 is formed by the method according to the present embodiment, that is, after the metal thin film 110 is formed and the laser beam is irradiated and the high temperature treatment is not performed, the Ni silicide is formed on the n + type substrate 1. Can be formed.

なお、本実施形態のようにしてn+型基板1の裏面電極、すなわちドレイン電極11を形成した後も、表面側の素子の電気特性に変化はみられなかった。したがって、表面電極を形成したn+型基板1、特に薄膜化したn+型基板1の表面側に熱的ダメージを与えることなく、裏面にオーミック電極(ドレイン電極11)を形成することができる。 Even after the back electrode of the n + type substrate 1, that is, the drain electrode 11 was formed as in this embodiment, no change was observed in the electrical characteristics of the element on the front surface side. Therefore, it is possible to form the n + -type substrate 1 to form a surface electrode, without giving thermal damage, particularly the surface side of the thinned n + -type substrate 1, an ohmic electrode on the back surface (drain electrode 11).

このように、本実施形態におけるプロセス、すなわちn+型基板1の裏面1bに研磨処理によって微細な凹凸を形成し、当該裏面1bに金属薄膜110を設け、その後にレーザ光を照射するという工程順で裏面電極であるドレイン電極11を形成することによって、SiCの裏面に対して低抵抗のオーミック電極を得ることができる。 As described above, the process sequence of the present embodiment, that is, forming the fine irregularities on the back surface 1b of the n + type substrate 1 by polishing, providing the metal thin film 110 on the back surface 1b, and then irradiating the laser beam. By forming the drain electrode 11 as the back electrode, an ohmic electrode having a low resistance with respect to the back surface of SiC can be obtained.

以上説明したように、本実施形態では、n+型基板1の表面側に素子構造や表面電極を形成した後、n+型基板1の裏面1bに研磨処理を行って裏面1bに微細な凹凸を形成する。そして、凹凸が形成された裏面1b上に金属薄膜110を形成した後、n+型基板1の裏面1b側に光子エネルギーとレーザ出力の積が1000eV・mJ/cm2以上かつ8000eV・mJ/cm2以下となるような条件でレーザ光を照射することでシリサイド層111を含むドレイン電極11を形成するようにしている。 As described above, in the present embodiment, n + after forming the element structure and the surface electrode on the surface side of the mold substrate 1, fine irregularities on the back surface 1b performs grinding process on the back surface 1b of the n + -type substrate 1 Form. After the metal thin film 110 is formed on the back surface 1b on which the unevenness is formed, the product of photon energy and laser output is 1000 eV · mJ / cm 2 or more and 8000 eV · mJ / cm on the back surface 1b side of the n + type substrate 1. The drain electrode 11 including the silicide layer 111 is formed by irradiating with laser light under a condition of 2 or less.

これにより、n+型基板1に高温処理を行うことなく、n+型基板1にドレイン電極11にシリサイド層111を生成することができる。すなわち、n+型基板1の表面側に形成された素子構造に熱的ダメージを与えることなく、ドレイン電極11をn基板1の裏面1bにオーミック接合することができる。したがって、イオン注入工程を用いることなく、かつ低温プロセスによってドレイン電極11をオーミック電極とすることが可能となる。 Thus, without performing high-temperature processing the n + -type substrate 1, it is possible to produce a silicide layer 111 on the drain electrode 11 to the n + -type substrate 1. That is, the drain electrode 11 can be ohmic-bonded to the back surface 1 b of the n substrate 1 without causing thermal damage to the element structure formed on the surface side of the n + type substrate 1. Therefore, it is possible to make the drain electrode 11 an ohmic electrode by using a low temperature process without using an ion implantation process.

さらに、微細な凹凸を形成する際に表面粗度Raが10nm以上かつ500nm以下となるようにしている。このため、より良好なオーミック接合を得ることができる。   Furthermore, the surface roughness Ra is set to be 10 nm or more and 500 nm or less when forming fine irregularities. For this reason, a better ohmic junction can be obtained.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してシリサイド層111を形成するために用いるレーザ光を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the laser beam used for forming the silicide layer 111 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Only will be described.

上記第1実施形態ではLD励起個体レーザを用いたが、本実施形態ではレーザ光としてKrFエキシマレーザ(248nm)を採用する。そして、KrFエキシマレーザのレーザ光の強度を1300mJ/cm2としてドレイン電極11にシリサイド層111を生成した。このレーザ光の光子エネルギは5.00eVであるので、光子エネルギとレーザ出力の積は6500eV・mJ/cm2になる。このような場合でも10-3Ω・cm-2以下の低抵抗の良好なオーミック電極を得ることができた。したがって、KrFエキシマレーザを用いても上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、KrFエキシマレーザを用いる場合であっても、光子エネルギーとレーザ出力の積が1000eV・mJ/cm2以上かつ8000eV・mJ/cm2以下となるような条件でレーザ光を照射することに関しては、第1実施形態と同様であり、これにより上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the first embodiment, an LD-excited solid laser is used. In this embodiment, a KrF excimer laser (248 nm) is used as the laser beam. Then, the silicide layer 111 was formed on the drain electrode 11 with the intensity of the laser beam of the KrF excimer laser set to 1300 mJ / cm 2 . Since the photon energy of this laser beam is 5.00 eV, the product of the photon energy and the laser output is 6500 eV · mJ / cm 2 . Even in such a case, a good ohmic electrode having a low resistance of 10 −3 Ω · cm −2 or less could be obtained. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained even when a KrF excimer laser is used. Incidentally, even in the case of using a KrF excimer laser, with respect to the photon energy and the product of the laser output is irradiated with laser light at 1000eV · mJ / cm 2 or more and 8000eV · mJ / cm 2 or less and made such conditions This is the same as in the first embodiment, whereby the same effect as in the first embodiment can be obtained.

(他の実施形態)
上記各実施形態では、パワーMOSFETを例に挙げて説明したが、これは単なる一例であり、ダイオードやIGBTなどの他の素子構造を備えたものについても本発明を適用することが可能である。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the power MOSFET has been described as an example. However, this is merely an example, and the present invention can be applied to a device having another element structure such as a diode or an IGBT.

図2(a)に示す工程では、研磨処理としてグラインディングの方法を採用しているが、グラインディングの他に、サンドブラスト、ラッピングなどの方法を採用することもできる。サンドブラストとは、圧縮空気または遠心力などで、砂または粒状の研磨材を加工対象面(裏面1b)に吹きつけて行う研磨法である。また、ラッピングとは、遊離砥粒を分散させた研磨剤を加工対象面と工具(ラップ)との間に介在させた状態で両者を擦り合わせる運動を行う研磨法である。裏面1bの凹凸形成については、グラインディング、サンドブラスト、およびラッピング以外の研磨方法を採用しても構わない。   In the process shown in FIG. 2A, a grinding method is employed as the polishing treatment, but other methods such as sand blasting and lapping can also be employed in addition to grinding. Sand blasting is a polishing method in which sand or granular abrasive is sprayed onto the surface to be processed (back surface 1b) with compressed air or centrifugal force. Lapping is a polishing method in which an abrasive in which loose abrasive grains are dispersed is rubbed between the surface to be processed and a tool (lap) in a state of being rubbed together. For the formation of irregularities on the back surface 1b, a polishing method other than grinding, sandblasting, and lapping may be employed.

図2(b)に示す工程では、金属薄膜110を蒸着の方法により形成したが、化学気相成長法(CVD法)、塗布・コーティング法、または電気メッキ法などによって金属薄膜110を形成することもできる。   In the step shown in FIG. 2B, the metal thin film 110 is formed by a vapor deposition method, but the metal thin film 110 is formed by a chemical vapor deposition method (CVD method), a coating / coating method, an electroplating method, or the like. You can also.

図2(c)に示す工程では、レーザ光としてLD励起固体レーザのレーザ光を用いたが、半導体レーザやYAGレーザ、ガスレーザなどのレーザ光を用いてレーザ照射することもできる。   In the step shown in FIG. 2C, the laser beam of the LD-excited solid laser is used as the laser beam, but laser irradiation can also be performed using a laser beam such as a semiconductor laser, a YAG laser, or a gas laser.

また、金属薄膜110の材質として、Niの他にシリサイドを形成するTi、Mo、Wなどの金属を採用することもできる。例えば、金属薄膜110としてTiを採用し、図2に示される工程によってドレイン電極11を形成した後、オージェ分析を行ったところ、Tiシリサイドの生成を確認できた。このように、Ti等、Ni以外にもシリサイド層111を生成できる金属材料にて金属薄膜110を形成しても、ドレイン電極11の抵抗を低減することができる。   Further, as a material of the metal thin film 110, a metal such as Ti, Mo, or W that forms silicide in addition to Ni can be employed. For example, when Ti was used as the metal thin film 110 and the drain electrode 11 was formed by the process shown in FIG. 2, Auger analysis was performed, and generation of Ti silicide was confirmed. Thus, even if the metal thin film 110 is formed of a metal material that can generate the silicide layer 111 other than Ti, such as Ti, the resistance of the drain electrode 11 can be reduced.

本発明の一実施形態における縦型パワーMOSFETの断面図である。It is sectional drawing of the vertical power MOSFET in one Embodiment of this invention. 図1に示される半導体装置において、ドレイン電極の製造工程を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a drain electrode in the semiconductor device shown in FIG. 1. +型基板の裏面の表面粗度Raを変化させてドレイン電極を形成したものについて抵抗測定した結果を示した図である。It is the figure which showed the result of having measured resistance about what formed the drain electrode by changing the surface roughness Ra of the back surface of an n <+> type | mold board | substrate. 照射するレーザ光の波長を変化させてドレイン電極を形成したものについて抵抗測定した結果をレーザ出力に対して示した図である。It is the figure which showed the result of having measured resistance about what formed the drain electrode by changing the wavelength of the laser beam to irradiate with respect to the laser output. 図4に示した抵抗をレーザ光の波長の光子エネルギとレーザ出力の積に対して示した図である。It is the figure which showed resistance shown in FIG. 4 with respect to the product of the photon energy of the wavelength of a laser beam, and a laser output. オージェ分析の結果を示した図であり、(a)は従来の方法、(b)は本実施形態に係る方法によって、それぞれドレイン電極を形成した場合の結果を示した図である。It is the figure which showed the result of the Auger analysis, (a) is the figure which showed the result at the time of forming a drain electrode, respectively by the conventional method and (b) by the method which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 n+型基板
1a 主表面
1b 裏面
10 ソース電極
11 ドレイン電極
40 保護膜
51 レーザ光
110 金属薄膜
111 シリサイド層
1 n + type substrate 1a main surface 1b back surface 10 source electrode 11 drain electrode 40 protective film 51 laser beam 110 metal thin film 111 silicide layer

Claims (6)

主表面(1a)および当該主表面の反対面である裏面(1b)を有し、単結晶炭化珪素からなる半導体基板(1)を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板を用意し、当該半導体基板の裏面を研磨することで当該裏面に凹凸を形成する研磨工程と、
前記研磨工程の後、前記半導体基板の裏面上にシリサイドを形成する金属薄膜(110)を形成する金属薄膜形成工程と、
前記金属薄膜形成工程の後、前記金属薄膜にレーザ光(50)を照射することで第1の電極(11)を形成する電極形成工程と、を含み、
前記電極形成工程では、固体レーザにて前記レーザ光(50)を照射すると共に、前記レーザ光(50)の波長を355nmとし、前記レーザ光における光子エネルギー(eV)とレーザ出力(mJ/cm2)の積が、1000(eV・mJ/cm2)以上かつ8000 (eV・mJ/cm2)以下となる範囲のレーザ出力として前記レーザ光の照射を前記金属薄膜にシリサイド層(111)が形成される時間行い、
前記研磨工程では、前記半導体基板の裏面の粗度(Ra)が10nm以上かつ500nm以下となるように前記裏面を研磨することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor substrate (1) having a main surface (1a) and a back surface (1b) opposite to the main surface and made of single-crystal silicon carbide,
A polishing step of preparing the semiconductor substrate and forming irregularities on the back surface by polishing the back surface of the semiconductor substrate;
After the polishing step, a metal thin film forming step of forming a metal thin film (110) for forming silicide on the back surface of the semiconductor substrate;
An electrode forming step of forming the first electrode (11) by irradiating the metal thin film with a laser beam (50) after the metal thin film forming step;
In the electrode forming step, the laser beam (50) is irradiated with a solid-state laser, the wavelength of the laser beam (50) is set to 355 nm, the photon energy (eV) in the laser beam and the laser output (mJ / cm 2). ) Product of 1000 (eV · mJ / cm 2 ) or more and 8000 (eV · mJ / cm 2 ) or less to form a silicide layer (111) on the metal thin film by irradiating the laser beam as a laser output. have time line, which is,
In the polishing step, the back surface is polished so that the roughness (Ra) of the back surface of the semiconductor substrate is not less than 10 nm and not more than 500 nm .
前記金属薄膜形成工程では、前記金属薄膜としてNi、Ti、Mo、Wのいずれか1つもしくは複数を含む金属を形成することを特徴とする請求項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 2. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1 , wherein, in the metal thin film forming step, a metal containing any one or more of Ni, Ti, Mo, and W is formed as the metal thin film. 前記金属薄膜形成工程では、前記金属薄膜の膜厚を10nm以上とすることを特徴とする請求項1または2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein in the metal thin film forming step, the thickness of the metal thin film is set to 10 nm or more. 前記電極形成工程では、スキャニングもしくはマスキングにより、前記半導体基板の裏面上の金属薄膜部分のみに前記レーザ光(50)を照射することを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 In the electrode forming step, by scanning or masking, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that irradiating the laser beam (50) only on the metal thin film portion on the back surface of the semiconductor substrate A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device. 前記半導体基板を用意する工程では、前記半導体基板の主表面側に素子構造が形成され、前記主表面に第2の電極(10)が形成されていると共に、前記裏面に前記第1の電極が形成され、前記第2の電極と前記第1の電極との間の前記素子構造に電流を流してなる縦型の半導体素子のうち、前記半導体基板に前記素子構造を形成すると共に、前記第2の電極を形成した後、前記半導体基板の裏面を研磨することを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 In the step of preparing the semiconductor substrate, an element structure is formed on the main surface side of the semiconductor substrate, a second electrode (10) is formed on the main surface, and the first electrode is formed on the back surface. Of the vertical semiconductor elements formed and made to pass current through the element structure between the second electrode and the first electrode, the element structure is formed on the semiconductor substrate, and the second after the electrode formation, the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that polishing the back surface of the semiconductor substrate. 前記半導体基板を用意する工程では、前記第2の電極を形成した後に前記半導体基板の主表面側に当該第2の電極を覆う保護膜(40)を形成することを特徴とする請求項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 In the step of preparing said semiconductor substrate, to claim 5, characterized in that to form a protective film covering the second said electrode after forming of the main surface side of the semiconductor substrate a second electrode (40) The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device of description.
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