JP6091406B2

JP6091406B2 - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device and laser annealing apparatus

Info

Publication number: JP6091406B2
Application number: JP2013259067A
Authority: JP
Inventors: 洋介中西; 須賀原　和之; 和之須賀原; 貴亮富永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: JP2015115583A

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。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a laser annealing apparatus.

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。 Silicon carbide semiconductor devices are attracting attention because the resistance value during operation of the semiconductor devices can be made lower than that of silicon semiconductor devices due to the excellent material properties of silicon carbide (hereinafter also referred to as SiC). When the silicon carbide semiconductor device has an ohmic electrode, the manufacturing method usually requires annealing to obtain an ohmic contact.

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。 According to Japanese Translation of PCT International Publication No. 2007-534143 (Patent Document 1), after a metal film is formed on a silicon carbide substrate, silicidation between the substrate and the metal film is performed by laser annealing, so that an ohmic electrode is formed. Is formed. In general, when laser annealing is used, an excessive temperature rise in a portion that does not need to be heated can be avoided. For example, when an ohmic electrode is formed on the back side after an element structure such as a Schottky barrier diode (SBD) structure or a MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure is formed on the front side of the substrate, laser light is incident on the back side. By doing so, damage to the element structure located on the front side can be suppressed.

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。 According to Japanese Patent Laid-Open No. 2002-217125 (Patent Document 2), the laser beam is irradiated onto the substrate in an airtight container having an Ar or N ₂ atmosphere. When the atmosphere is managed in this way, annealing can be performed in a low oxygen concentration. Therefore, oxidation at the time of forming the ohmic electrode can be suppressed. However, controlling the atmosphere using an airtight container is accompanied by a decrease in throughput.

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。 According to Japanese Patent Laying-Open No. 2008-244195 (Patent Document 3), instead of controlling the atmosphere in the hermetic container, an inert gas is sprayed on the irradiated portion of the laser beam. According to this publication, laser light focused on an elongated rectangular beam (rectangular beam) is irradiated while being relatively moved in the short direction of the rectangular beam with respect to the substrate. The laser annealing apparatus has a substrate stage that can move two-dimensionally in a horizontal plane. The dimension in the beam longitudinal direction of the substrate to be processed is longer than the length in the beam longitudinal direction at the irradiated portion of the laser beam. For this reason, the entire surface of the substrate cannot be annealed only by moving the substrate once in the beam minor axis direction. Therefore, when processing such a large-area substrate, the laser beam is irradiated while moving the substrate in the short direction of the beam, and after scanning to the end of the substrate, the substrate is moved by the length in the longitudinal direction of the beam. The Subsequently, the laser beam is irradiated while moving the substrate in the beam minor axis direction opposite to the previous movement direction. By repeating this several times, the entire surface of the substrate is annealed.

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。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-074466 (Patent Document 4) discloses a laser processing nozzle used in a laser processing machine. The laser processing nozzle performs gas blowing on the workpiece and gas suction. An XY stage on which a work (glass substrate) is placed is provided inside the chamber of the laser processing machine. A laser processing nozzle is attached to the top of the XY stage. The laser processing nozzle is fixed to the chamber, and the entire surface of the workpiece is irradiated with laser light as the workpiece is moved by the XY stage.

特表２００７−５３４１４３号公報Special table 2007-534143 gazette 特開２００２−２１７１２５号公報JP 2002-217125 A 特開２００８−２４４１９５号公報JP 2008-244195 A 特開２００５−０７４４６６号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-074466

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。 According to Patent Documents 3 and 4, the laser beam is irradiated to the entire desired range by moving the workpiece. In this case, since the absolute position where the laser beam is incident is constant, the atmosphere is easily heated to a high temperature near the incident position of the laser beam. Due to this, if disturbance such as meandering occurs in the optical path of the laser beam, the variation in annealing may occur.

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。 When the spot region of the laser beam is scanned on the substrate without moving the substrate, the above problem can be reduced, but it can still be a problem. This is because it is necessary to partially overlap adjacent spot regions in order to prevent a portion where annealing is insufficient from occurring. This means that a part of the laser light is re-incident toward the same position as the pre-irradiation, that is, the part heated to a high temperature. In the vicinity of the high temperature portion, the above-described disturbance of the laser beam may occur. For this reason, further improvement is required.

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。 When the annealing is for forming an ohmic electrode on a silicon carbide substrate, a higher temperature is required as compared with crystallization annealing of amorphous silicon, for example, a high temperature of about 1000 ° C. is required. . Therefore, the above problem becomes particularly serious. That is, when the optical path of the laser beam is disturbed, the annealing strength varies, thereby causing variations in the electrode contact resistance. As a result, the manufacturing yield of the semiconductor device may decrease, or desired device characteristics may not be obtained.

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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object thereof is to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device capable of stably forming an ohmic electrode. . Another object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus capable of suppressing disturbance of the optical path of laser light.

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導入部から排気部に向けて流す工程を含む。排気部から排気するガスの流量は、導入部から導入する前記不活性ガスの流量より小さくされる。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes the following steps. A metal film is formed on the main surface of the substrate made of silicon carbide. By heating the substrate and the metal film, silicidation is performed at the interface between the substrate and the metal film. The silicidation step includes a step of repeatedly irradiating a laser beam in a spot region smaller than the main surface onto the main surface of the substrate provided with the metal film. The step of repeating the irradiation includes a step of shifting the spot region on the main surface while changing the optical path of the laser light, with partial overlap of the spot region. The step of shifting the spot area includes a step of scanning the spot area in the first direction to the end position, and a first position shifted from the end position in the second direction intersecting the first direction. And a step of scanning the spot region in a third direction in which an angle with the direction is 0 degree or greater and 45 degrees or less. The silicidation step includes a step of flowing an inert gas from the introduction portion toward the exhaust portion on the main surface in a direction having a component opposite to the second direction. The flow rate of the gas exhausted from the exhaust unit is made smaller than the flow rate of the inert gas introduced from the introduction unit.

本発明の一の局面に従う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およびガスを排気する排気部を有する。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。ガス流量発生部は、導入部のガス流量が排気部のガス流量よりも小さくなるように構成されている。
本発明の他の局面に従う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。導入部は基板の主面上へガスを放出する第１および第２の開口領域を有する。第２の開口領域は主面に垂直な方向において第１の開口領域に比して主面から離れて配置されている。基板の主面に平行な方向において第２の開口領域は第１の開口領域よりも小さい開口率を有する。
本発明のさらに他の局面に従う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。導入部は基板の主面上へガスを放出する複数の開口を有する。開口は基板の主面に平行な方向において千鳥状に配列されている。
本発明のさらにまた他の局面に従う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。ガス流発生部は、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、複数の開口へガスを供給する導入管とを含む。複数の開口は、第１の開口と、第１の開口に比して導入管に近い第２の開口とを含む。第２の開口は第１の開口よりも小さい。 A laser annealing apparatus according to one aspect of the present invention is for performing annealing on a main surface of a substrate. The laser annealing apparatus has a support part, a laser oscillator, an optical system, and a gas flow generation part. The support portion is for supporting the substrate. The optical system uses the light from the laser oscillator to repeatedly irradiate the laser beam onto the main surface of the substrate in a spot area smaller than the main surface. The optical system has a movable mirror for shifting the spot area on the main surface by changing the optical path of the laser beam. The movable mirror is configured such that the spot region can be shifted along the first direction and the second direction intersecting the first direction on the main surface. The gas flow generation unit includes an introduction unit that introduces gas onto the main surface of the substrate and an exhaust unit that exhausts the gas . A gas flow generation part flows gas toward the direction which has a component of the opposite direction to a 2nd direction on a main surface. The gas flow rate generation unit is configured such that the gas flow rate of the introduction unit is smaller than the gas flow rate of the exhaust unit.
A laser annealing apparatus according to another aspect of the present invention is for performing annealing on a main surface of a substrate. The laser annealing apparatus has a support part, a laser oscillator, an optical system, and a gas flow generation part. The support portion is for supporting the substrate. The optical system uses the light from the laser oscillator to repeatedly irradiate the laser beam onto the main surface of the substrate in a spot area smaller than the main surface. The optical system has a movable mirror for shifting the spot area on the main surface by changing the optical path of the laser beam. The movable mirror is configured such that the spot region can be shifted along the first direction and the second direction intersecting the first direction on the main surface. The gas flow generation unit has an introduction unit that introduces gas onto the main surface of the substrate. A gas flow generation part flows gas toward the direction which has a component of the opposite direction to a 2nd direction on a main surface. The introduction part has first and second opening regions for releasing gas onto the main surface of the substrate. The second opening region is arranged farther from the main surface than the first opening region in the direction perpendicular to the main surface. The second opening region has a smaller opening ratio than the first opening region in the direction parallel to the main surface of the substrate.
A laser annealing apparatus according to still another aspect of the present invention is for performing annealing on a main surface of a substrate. The laser annealing apparatus has a support part, a laser oscillator, an optical system, and a gas flow generation part. The support portion is for supporting the substrate. The optical system uses the light from the laser oscillator to repeatedly irradiate the laser beam onto the main surface of the substrate in a spot area smaller than the main surface. The optical system has a movable mirror for shifting the spot area on the main surface by changing the optical path of the laser beam. The movable mirror is configured such that the spot region can be shifted along the first direction and the second direction intersecting the first direction on the main surface. The gas flow generation unit has an introduction unit that introduces gas onto the main surface of the substrate. A gas flow generation part flows gas toward the direction which has a component of the opposite direction to a 2nd direction on a main surface. The introduction part has a plurality of openings for releasing gas onto the main surface of the substrate. The openings are arranged in a staggered manner in a direction parallel to the main surface of the substrate.
A laser annealing apparatus according to still another aspect of the present invention is for performing annealing on a main surface of a substrate. The laser annealing apparatus has a support part, a laser oscillator, an optical system, and a gas flow generation part. The support portion is for supporting the substrate. The optical system uses the light from the laser oscillator to repeatedly irradiate the laser beam onto the main surface of the substrate in a spot area smaller than the main surface. The optical system has a movable mirror for shifting the spot area on the main surface by changing the optical path of the laser beam. The movable mirror is configured such that the spot region can be shifted along the first direction and the second direction intersecting the first direction on the main surface. The gas flow generation unit has an introduction unit that introduces gas onto the main surface of the substrate. A gas flow generation part flows gas toward the direction which has a component of the opposite direction to a 2nd direction on a main surface. The gas flow generation unit includes an introduction unit having a plurality of openings for discharging gas onto the main surface of the substrate, and an introduction pipe for supplying gas to the plurality of openings. The plurality of openings includes a first opening and a second opening that is closer to the introduction tube than the first opening. The second opening is smaller than the first opening.

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。 In addition, the above-mentioned “direction having a component opposite to the second direction” is, in other words, a direction in which an angle with the second direction is more than 90 ° and not more than 180 °.

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。 According to the present invention, the disturbance of the optical path of the laser beam is suppressed by stabilizing the temperature of the gas flowing toward the irradiation position. When this is applied to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, the ohmic electrode is stably formed.

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。1 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a silicon carbide semiconductor device in a first embodiment of the present invention. 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。It is sectional drawing which shows schematically the 1st process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 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。It is sectional drawing which shows schematically the 2nd process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 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。It is sectional drawing which shows schematically the 3rd process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 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。It is sectional drawing which shows schematically the 4th process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 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。It is sectional drawing which shows schematically the 5th process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 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。It is a block diagram which shows roughly the structure of the laser annealing apparatus in Embodiment 1 of this invention with a board | substrate. 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。It is a top view which shows typically the board | substrate annealed with the laser annealing apparatus of FIG. 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。It is a top view (A)-(D) which shows the mode of scanning by the spot area | region of a laser beam in order. 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。The structure of the gas flow generation | occurrence | production part which the laser annealing apparatus of FIG. 7 has is shown with a board | substrate schematically, and is a top view (A) and a front view (B). 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。FIG. 11 schematically shows a configuration of an introduction part included in the gas flow generation part of FIG. 10, and is a plan view (A) and a front view (B) from the viewpoint of an arrow XIB in FIG. 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。It is the top view (A) and front view (B) which show each modification of FIG. 10 (A) and (B). 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。It is a front view which shows schematically the structure of the introducing | transducing part which the gas flow generation part which the laser annealing apparatus in Embodiment 2 of this invention contains includes. 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。It is a front view which shows roughly the structure of the introducing | transducing part which the gas flow generation part which the laser annealing apparatus in Embodiment 3 of this invention contains includes. 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。It is a front view which shows roughly the structure of the introduction part which the gas flow generation part which the laser annealing apparatus in Embodiment 4 of this invention contains includes. 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。The structure of the gas flow generation | occurrence | production part which the laser annealing apparatus in Embodiment 5 of this invention has is shown schematically with a board | substrate, and sectional drawing which follows the line XVIB-XVIB of (A) and (A) ( B). 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。It is the top view (A) and front view (B) which show schematically the structure of the introducing | transducing part which the gas flow generation | occurrence | production part of FIG. 16 (A) has. 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。It is explanatory drawing of the definition of the angle | corner which the 1st and 3rd direction makes in this specification.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

（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。 (Embodiment 1)
Referring to FIG. 1, vertical SBD 500 (silicon carbide semiconductor device) of the present embodiment includes substrate 10 (silicon carbide substrate), drift layer 12, ion implantation region 13, Schottky electrode 20, and wiring. The electrode 21, the protective film 30, the ohmic electrode 41, and the back electrode 42 are included.

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。 The substrate 10 is made of SiC and has a single crystal structure. The substrate 10 is a substrate (n ⁺ substrate) having an n-type conductivity and having an impurity concentration higher than that of the drift layer 12. The substrate 10 has a front side S1 and a back side S2 (main surface). The thickness of the substrate 10 is, for example, about 200 μm.

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。 The drift layer 12 is provided on the front side S 1 of the substrate 10. Drift layer 12 has n-type conductivity.

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。 The ion implantation region 13 is annularly provided on the drift layer 12. The ion implantation region 13 is doped with a conductive impurity so as to have a p-type. The conductive impurity is, for example, aluminum (Al).

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。 The Schottky electrode 20 is located on the drift layer 12 so as to be located inside the annular shape of the ion implantation region 13 and away from the outside of the annular shape. The edge of the Schottky electrode 20 reaches the ion implantation region 13. Schottky electrode 20 is made of, for example, titanium (Ti).

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。 The wiring electrode 21 is provided on the Schottky electrode 20. The wiring electrode 21 is made of, for example, aluminum (Al).

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。 The protective film 30 is for maintaining the breakdown voltage, and is provided on the drift layer 12 so as to cover the side surfaces of the Schottky electrode 20 and the wiring electrode 21. The protective film 30 is made of an insulator, for example, made of polyimide.

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。 The ohmic electrode 41 is provided on the back side S 2 of the substrate 10. The ohmic electrode 41 is made of a material that can be silicided, and is made of, for example, nickel (Ni). The interface between the substrate 10 and the ohmic electrode 41 is silicided, so that the substrate 10 and the ohmic electrode 41 form an ohmic contact.

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。 With reference to FIGS. 2-6, the outline of the manufacturing method of SBD500 is demonstrated below. Note that annealing for obtaining the ohmic electrode 41, which is particularly characteristic in the manufacturing method, will be described later with reference to FIGS.

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。 Referring to FIG. 2, drift layer 12 is epitaxially grown on front side S 1 of substrate 10. For example, film formation is performed by a CVD (chemical vapor deposition) method.

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。 Referring to FIG. 3, ion implantation region 13 is formed on drift layer 12. Specifically, first, an ion implantation mask (not shown) is formed on the drift layer 12. The ion implantation mask is obtained, for example, by forming an oxide film and patterning the oxide film. Patterning can be performed by photolithography and etching. Using this ion implantation mask, selective ion implantation is performed. Next, the ion implantation mask is removed. Next, a heat treatment for activating the implanted ions is performed.

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。 Referring to FIG. 4, Schottky electrode 20 and wiring electrode 21 are sequentially formed on drift layer 12 provided with ion implantation region 13. Next, the protective film 30 is formed.

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。 Referring to FIG. 5, the back side S 2 of the substrate 10 is scraped, so that the thickness (vertical dimension in the drawing) of the substrate 10 is reduced to, for example, about 200 μm. Specifically, mechanical grinding and polishing are performed on the back side S2.

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。 Referring to FIG. 6, metal film 40 is formed on back side S 2 of substrate 10. The metal film 40 is made of a material that can be silicided. Examples of such a material include nickel (Ni), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), and tantalum (Ta), or an alloy or a mixture of a plurality of these elements. The metal film 40 is, for example, a Ni film. The thickness of the metal film 40 is, for example, about 100 μm.

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。 Next, laser annealing is performed by irradiating the laser beam 50 while blowing an inert gas to the back side S2 on which the metal film 40 is provided. As the inert gas, for example, nitrogen (N ₂ ) or argon (Ar) can be used. The wavelength of the laser beam 50 is, for example, 355 nm or 532 nm. By heating the substrate 10 and the metal film 40 by this annealing, silicidation at the interface between the substrate 10 and the metal film 40 is performed. The silicidation step includes a step of repeatedly irradiating the laser beam 50 on the back side S2 of the substrate 10 provided with the metal film 40 in a spot region smaller than the back side S2. Thereby, the ohmic electrode 41 (FIG. 1) is formed from the metal film 40.

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。 Next, the back electrode 42 is formed on the ohmic electrode 41. Before forming the back electrode 42, an oxide film or the like formed on the ohmic electrode 41 may be etched using Ar ⁺ ions or the like. Thus, SBD 500 (FIG. 1) is obtained.

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。 Referring to FIG. 7, laser annealing apparatus 900 is for performing annealing on back side S2 of substrate 10 as described in FIG. A metal film 40 (not shown in FIG. 7) is provided on the back side S2. The laser annealing apparatus 900 includes a stage 63 (support unit), a laser oscillator 60, an optical system OS, and a gas flow generation unit 400.

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。 The stage 63 is for supporting the substrate 10. The stage 63 may not be configured to be displaceable. That is, the stage 63 may support the substrate 10 while standing still.

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。 The optical system OS uses the light from the laser oscillator 60 to repeatedly irradiate the laser beam 50 onto the back side S2 of the substrate 10 in a spot region smaller than the back side S2. The optical system OS includes a spot shaping unit 61 and a galvano mirror 62 (movable mirror).

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。 The spot shaping unit 61 is an optical system that shapes the light from the laser oscillator 60 into one having a predetermined spot profile. The spot profile may have an area where the energy density is constant near the center of the spot. The spot profile may be circular, or may be shaped into a rectangular shape by spreading laser light in the vertical or horizontal direction.

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。 The galvanometer mirror 62 changes the optical path of the laser beam 50 by rotating (arrow RT in the figure). Thereby, the spot region can be shifted on the back side S 2 of the substrate 10.

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。 Further, referring to FIG. 8, galvanometer mirror 62 is configured such that the spot region can be shifted along each of direction D1 (first direction) and direction D2 (second direction) on back side S2. Yes. The direction D2 is a direction that intersects the direction D1, and is preferably a direction orthogonal to the direction D1. The position of the spot region on the substrate 10 can be arbitrarily adjusted by the galvanometer mirror 62 while the absolute position of the stage 63 is fixed.

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。 Irradiation of the laser light onto the metal film 40 is performed by scanning along each of the plurality of lines. For example, the laser beam is scanned on the first line 100 to the end point position P1, and then the laser beam is scanned on the second line 200 from the start point position P2. The scanning direction of the laser light on the second line 200 is opposite to the scanning direction of the laser light on the first line 100. This process will be further described with reference to FIGS.

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。 With reference to FIG. 9A, in this drawing, the spot region SR of the laser beam is a substantially rectangular region having a short side along the direction D1 and a long side along the direction D2. .

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。 Referring to FIG. 9B, the laser beam irradiation by the spot region SR is repeated. At this time, by changing the optical path of the laser beam 50, the spot region SR is shifted on the back side S2 with partial overlap of the spot region SR. The spot region SR is shifted by changing the optical path of the laser beam 50 using the galvanometer mirror 62 (FIG. 7). By shifting the spot area SR, the spot area SR is scanned as the first line 100 in the direction D1 up to the end position P1.

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。 With reference to FIGS. 9C and 9D, by shifting the spot region SR, the spot region SR is moved in the direction D3 (third direction) from the start point position P2 shifted from the end point position P1. Scanned as two lines 200. The start point position P2 is a position shifted from the end point position P1 in the second direction D2 intersecting the direction D1. The directions D1 and D2 are preferably orthogonal to each other as shown. The direction D3 has an angle of 0 to 45 degrees with the direction D1, preferably 0 to 10 degrees, and more preferably parallel to the direction D1. The direction D3 preferably has a component opposite to the direction D1, and more preferably opposite to the direction D1 as shown in FIG. 9D. Here, when the direction D3 has a component opposite to the direction D1, the angle formed by the direction D3 and the direction D1 means an acute angle formed by the directions D1 and D3, as shown as an angle AG in FIG. To do. The stage is not only in the period of each of the first line 100 and the second line 200 but also in the transition from the first line 100 to the second line 200, that is, in the period in which the spot region SR is shifted from the end point position P1 to the start point position P2. 63 is preferably stationary. That is, it is preferable that the absolute position of the stage 63 is constant.

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。 When the laser annealing is performed, the gas flow generation unit 400 generates an inert gas flow on the metal film 40 in the direction D4 (fourth direction). The direction D4 is a direction having a component opposite to the direction D2 on the back side S2 of the substrate 10 (specifically, on the surface of the metal film 40 (FIG. 6)). Preferably, direction D4 is opposite to direction D2, as shown. The direction D4 intersects with each of the directions D1 and D3, and is preferably orthogonal.

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。 Referring to FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B, gas flow generation unit 400 has a direction D4 having a component in the opposite direction to D2 on back side S2 of substrate 10. The gas is made to flow toward The gas flow generation unit 400 includes an introduction pipe 401, an exhaust pipe 402, an introduction part 411, and an exhaust part 421. The introduction part 411 is introduced by spraying an inert gas onto the back side S 2 of the substrate 10. The introduction part 411 has an opening 411 h that discharges gas onto the back side S 2 of the substrate 10. The amount of inert gas introduced can be adjusted by the size of the opening 411h. An introduction pipe 401 for supplying an inert gas from a cylinder or the like to the opening 411h is connected to the introduction part 411. The exhaust part 421 exhausts at least a part of the inert gas. An exhaust pipe 402 connected to a pump (not shown) is connected to the exhaust part 421.

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。 In order to make the gas flow distribution on the substrate 10 more uniform, the flow rate of the gas flowing through the exhaust pipe 402 is preferably smaller than the flow rate of the gas flowing through the introduction pipe 401. For the same purpose, an introduction portion 412 (FIGS. 12A and 12B) may be used instead of the introduction portion 411. The introduction part 412 is longer than the exhaust part 421 in a direction orthogonal to the direction D4. If the introduction part is smaller than the exhaust part, the action of the exhaust part sucking the atmosphere around the inert gas from the introduction part becomes stronger. As a result, the concentration of the atmosphere (oxygen) at a position near the exhaust part on the substrate 10 increases. In such a case, since the oxidation of the ohmic electrode occurs, it becomes impossible to form a low-resistance ohmic electrode. By using the introduction part 412, it is possible to suppress an increase in atmospheric concentration in the vicinity of the exhaust part 421 by suppressing the above-described suction of the atmosphere.

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。 According to the manufacturing method of the SBD 500 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the direction D4 in which the inert gas flows is a direction against the direction D2 in which the spot position is shifted. As a result, the inert gas flows from the side opposite to the end point position P1, which is the immediately preceding irradiation position, toward the starting point position P2, which is the first irradiation position after the spot position is shifted. Thereby, an inert gas flows in without passing over the area | region heated by the last irradiation. Therefore, since the temperature of the inert gas can be stabilized substantially constant, disturbance of the optical path of the laser light is suppressed.

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。 Further, since the direction D4 intersects each of the directions D1 and D3, the disturbance of the optical path of the laser light is suppressed in the scanning of each of the first line 100 and the second line 200. If at least one of the direction D1 and the direction D2 is the same as the direction D4, the scanning direction and the flow of the inert gas can coincide. In this case, the inert gas that has passed through the portion of the back side S2 of the substrate 10 that has become hot due to the spot of the laser light moves to the next spot region. For this reason, since the laser light travels in an inert gas having a high temperature, the laser light bends like a meander. By crossing the direction D4 with each of the directions D1 and D3, preferably perpendicularly, it is possible to prevent the high-temperature inert gas from moving into the optical path of the laser light in this way.

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。 Further, by using the galvanometer mirror 62, the optical path of the laser beam can be changed with high accuracy. Thereby, the spot region SR can be shifted with high accuracy.

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。 Further, since the direction D3 is opposite to the direction D1, the scanning direction is turned back to the direction D3 after scanning in the direction D1. Thereby, compared with the case where the directions D1 and D3 are the same, efficient scanning becomes possible.

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。 Further, according to the laser annealing apparatus 900, the movable mirror 62 is configured so that the spot region SR can be shifted along each of the direction D1 and the direction D2 on the back side S2 of the substrate 10. Thus, after the spot region SR is scanned in the direction D1 to the end point position P1, the spot region can be shifted from the end point position P1 to the direction D2. The gas flow generation unit 400 flows the gas in a direction D4 opposite to the direction D2. As a result, the gas flows in from the opposite side to the end point position P1, which is the immediately preceding irradiation position, toward the start point position P2, which is the first irradiation position after the spot position is shifted. Thus, the gas flows in without passing over the area heated by the last irradiation. Therefore, the gas temperature can be stabilized substantially constant, so that the disturbance of the optical path of the laser light is suppressed.

（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４１３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。 (Embodiment 2)
Referring to FIG. 13, in the present embodiment, introduction portion 413 is used instead of introduction portion 411 (FIG. 11B). Introducing portion 41 3 has an opening area to release gas onto the backside S2 of the substrate 10 ORH (first opening region) and opening region ORi (second opening region). The opening region ORi is arranged farther from the back side S2 (upward in the drawing) than the opening region ORh in the direction DV perpendicular to the back side S2. In the direction DP parallel to the back side S2 of the substrate 10, the second opening region ORi has a smaller opening ratio than the first opening region ORh. For example, in the example shown in the figure, the opening ratio of the opening region ORi is about 50%, and the opening ratio of the opening region ORh is about 90%.

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。 Specifically, each of the opening regions ORh and ORi has openings 413h and 413i. The opening 413 h is a slit-like opening extending along a direction DP parallel to the back side S 2 of the substrate 10. The shape of the opening may be a substantially rectangular shape. The openings 413i are a plurality of openings arranged along the direction DP, and each opening has, for example, a circular shape.

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。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is not repeated.

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。 Next, a comparison between the introduction unit 411 according to Embodiment 1 and the introduction unit 413 according to this embodiment will be described. In the case of the introduction part 411, the amount of air that takes in the air existing above the flow while the inert gas flows over the substrate 10 from the opening 411 h tends to be larger than that in the case of the introduction part 413. In the case of the introduction part 413, a relatively weak inert gas flow generated from the opening region ORi is generated on the inert gas flow directly above the substrate 10 generated from the opening region ORh. The flow directly above the substrate 10 takes in a part of the weak flow above it, but this weak flow is a flow of inert gas, and thus does not lead to an increase in oxygen concentration. That is, the amount of outside air taken into the gas flowing directly above the substrate 10 is suppressed. Therefore, the oxygen concentration in the gas flowing immediately above the substrate 10 can be lowered. Therefore, the occurrence of oxidation during annealing can be suppressed.

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。 Instead of the introduction portion 413, two-stage introduction portions each having the opening regions ORh and ORi may be used.

（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。 (Embodiment 3)
Referring to FIG. 14, in the present embodiment, introduction portion 414 is used instead of introduction portion 411 (FIG. 11B). The introduction part 414 has a plurality of openings 414g through which gas is released onto the back side S2 of the substrate 10. The openings 414g are arranged in a staggered manner (arrow ZG in the figure) in a direction DP parallel to the back side S2 of the substrate 10. In other words, the openings 414g are alternately arranged up and down along the direction DP, and include the openings 414h disposed in the opening region ORh and the openings 414i disposed in the opening region ORi. Each opening 414g has a circular shape, for example.

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。 Since the configuration other than the above is substantially the same as the configuration of the first or second embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

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。 According to the present embodiment, opening 414i is arranged at an intermediate position between openings 414h adjacent to each other in direction DP. Thereby, it is suppressed that air | atmosphere is taken in in the said intermediate position. That is, the amount of outside air taken into the gas flowing directly above the substrate 10 is suppressed. Therefore, the oxygen concentration in the gas flowing immediately above the substrate 10 can be lowered. Therefore, the occurrence of oxidation during annealing can be suppressed.

（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。 (Embodiment 4)
Referring to FIG. 15, in the present embodiment, introductory portion 415 having opening 415h is used instead of introductory portion 411 (FIG. 11B). The introduction pipe 401 supplies gas to the opening 415. The size of the opening 415 h is smaller as it is closer to the introduction tube 401. In other words, the opening 415h has an opening 415a (first opening) and 415b (second opening) closer to the introduction tube 401 than the opening 415a, and the opening 415b is smaller than the opening 415a. When each opening 415h has a circular shape, the diameter of the opening 415b is smaller than the diameter of the opening 415a.

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。 Assuming that the size of the opening 415h is the same, the amount of discharge from the portion close to the introduction pipe 401 increases, and the amount of discharge from the distant portion decreases, resulting in unevenness in the flow of the inert gas. Prone to occur. On the other hand, according to the present embodiment, the size of the opening 415b close to the introduction pipe 401 is reduced, so that the difference in the discharge amount as described above can be suppressed. Therefore, the oxygen concentration in the gas flowing immediately above the substrate 10 can be lowered. Therefore, the occurrence of oxidation during annealing can be suppressed.

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。 Although FIG. 15 shows the case where the introduction pipe 401 is arranged near the center, the position of the introduction pipe 401 is not limited to this. The introduction pipe 401 may be provided at the end. In this case, the opening in the vicinity of the corresponding end may be selectively reduced. Further, the opening 415h described in the present embodiment may be arranged in the opening region ORi (FIG. 13) of the second embodiment.

（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。 (Embodiment 5)
Referring to FIGS. 16A and 16B, in this embodiment, instead of introduction portion 411 and exhaust portion 421 (FIGS. 10A and 10B), introduction portion 416 and exhaust portion are provided. 426 is used. The introduction part 416 and the exhaust part 426 have openings 416h and 426h, respectively. The introduction portion 416 has a portion disposed on the stage 63 so as to surround the semicircular portion of the substrate 10. The same applies to the exhaust part 426. Therefore, the entire circumference of the substrate 10 is surrounded by the combination of the introduction part 416 and the exhaust part 426.

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。 The stage 63 is provided with a recess corresponding to the planar shape of the substrate 10. The depth of the recess may be adjusted so that the height of the surface of the substrate 10 is the same as the height of the lower surface of each of the introduction part 416 and the exhaust part 426.

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。 Furthermore, referring to FIGS. 17A and 17B, introduction portion 416 has an opening 416h. The exhaust part 426 has an opening 426h. As the configuration of the opening 416h, the one described in Embodiments 2 to 4 may be applied. The configuration of the opening 426h may be the same as that of the opening 416h.

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。 Further, the counter plate 403 may be provided so that the space surrounded by the introduction part 416 and the exhaust part 426 on the stage 63 is closed. The material of the counter plate 403 is preferably a material that absorbs less laser light, for example, glass made of SiO ₂ . By providing the counter plate 403, the flow rate of the inert gas necessary to sufficiently reduce the oxygen concentration on the substrate 10 can be reduced. Thereby, manufacturing cost can be reduced.

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。 In the above description, SBD 500 (FIG. 1) is exemplified as the silicon carbide semiconductor device, but the silicon carbide semiconductor device is not limited to SBD, and may be another diode such as a pin diode. The silicon carbide semiconductor device is not limited to a diode, and may be a transistor. As the configuration of the transistor, for example, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), a JFET (Junction Field Effect Transistor), or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used.

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。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

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、５００ＳＢＤ、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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 board | substrate (silicon carbide substrate), 100 1st line, 12 drift layer, 13 ion implantation area | region, 20 Schottky electrode, 200 2nd line, 21 wiring electrode, 30 protective film, 40 metal film, 400 gas flow generation part, 401 Introducing pipe, 402 exhaust pipe, 403 counter plate, 41 ohmic electrode, 411 to 416 introducing part, 411h, 413h, 413i, 414g, 414h, 414i, 415, 415a, 415b, 415h, 416h, 426h opening, 42 back electrode, 421, 426 Exhaust section, 50 laser light, 500 SBD, 60 laser oscillator, 61 spot shaping section, 62 galvanometer mirror (movable mirror), 63 stage, 900 laser annealing apparatus, D1 direction (first direction), D2 direction ( 2nd direction), D3 direction (3rd direction) D4 direction (fourth direction), OS optics, P1 end position, P2 starting position, S1 front, S2 back surface (main surface), SR spot area.

Claims

Forming a metal film on a main surface of a substrate made of silicon carbide;
A step of silicidation at an interface between the substrate and the metal film by heating the substrate and the metal film, and the step of silicidation includes the step of the substrate provided with the metal film. Repeating the irradiation of laser light on a main surface with a spot area smaller than the main surface, and the step of repeating the irradiation includes partially overlapping the spot area by changing an optical path of the laser light. Accompanying the step of shifting the spot area on the main surface, the step of shifting the spot area,
Scanning the spot area in the first direction to the end position;
The spot region from a start position shifted from the end position in a second direction intersecting the first direction to a third direction having an angle of 0 degrees to 45 degrees with the first direction Scanning
Wherein the step of performing silicidation saw including a step of flowing toward the exhaust part from the introducing part of the inert gas in said upper main surface in the direction having an opposite direction of the component and the second direction,
The flow rate of the gas exhausted from the exhaust unit is smaller than the flow rate of the inert gas introduced from the introduction unit,
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the step of shifting the spot region includes a step of changing an optical path of the laser light using a movable mirror.

The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the third direction is opposite to the first direction.

A laser annealing apparatus for performing annealing on a main surface of a substrate,
A support for supporting the substrate;
A laser oscillator;
An optical system that repeats irradiation of laser light on a spot area smaller than the main surface onto the main surface of the substrate using light from the laser oscillator, and the optical system includes an optical path of the laser light The movable mirror has a movable mirror for shifting the spot region on the main surface by changing the first region, and the movable mirror intersects the spot region with the first direction and the first direction on the main surface. And an introduction part for introducing a gas onto the main surface of the substrate and an exhaust part for exhausting the gas, and on the main surface, e Bei said gas flow generating unit flowing the gas in a direction having a second direction opposite the direction of the component,
The gas flow rate generation unit is configured such that the gas flow rate of the introduction unit is smaller than the gas flow rate of the exhaust unit,
Laser annealing equipment.

A laser annealing apparatus for performing annealing on a main surface of a substrate,
A support for supporting the substrate;
A laser oscillator;
An optical system that repeats irradiation of laser light on a spot area smaller than the main surface onto the main surface of the substrate using light from the laser oscillator, and the optical system includes an optical path of the laser light The movable mirror has a movable mirror for shifting the spot region on the main surface by changing the first region, and the movable mirror intersects the spot region with the first direction and the first direction on the main surface. And can be shifted along each of the
An introduction part for introducing gas onto the main surface of the substrate; and a gas flow generating part for flowing the gas toward a direction having a component opposite to the second direction on the main surface,
The introduction part has first and second opening regions for releasing gas onto the main surface of the substrate, and the second opening region is formed in the first opening region in a direction perpendicular to the main surface. The second opening region has a smaller opening ratio than the first opening region in a direction parallel to the main surface of the substrate ,
Laser annealing equipment.

A laser annealing apparatus for performing annealing on a main surface of a substrate,
A support for supporting the substrate;
A laser oscillator;
An optical system that repeats irradiation of laser light on a spot area smaller than the main surface onto the main surface of the substrate using light from the laser oscillator, and the optical system includes an optical path of the laser light The movable mirror has a movable mirror for shifting the spot region on the main surface by changing the first region, and the movable mirror intersects the spot region with the first direction and the first direction on the main surface. And can be shifted along each of the
An introduction part for introducing gas onto the main surface of the substrate; and a gas flow generating part for flowing the gas toward a direction having a component opposite to the second direction on the main surface,
The introduction portion has a plurality of openings for discharging gas onto the main surface of the substrate, and the openings are arranged in a staggered manner in a direction parallel to the main surface of the substrate .
Laser annealing equipment.

A laser annealing apparatus for performing annealing on a main surface of a substrate,
A support for supporting the substrate;
A laser oscillator;
An optical system that repeats irradiation of laser light on a spot area smaller than the main surface onto the main surface of the substrate using light from the laser oscillator, and the optical system includes an optical path of the laser light The movable mirror has a movable mirror for shifting the spot region on the main surface by changing the first region, and the movable mirror intersects the spot region with the first direction and the first direction on the main surface. And can be shifted along each of the
An introduction part for introducing gas onto the main surface of the substrate; and a gas flow generating part for flowing the gas toward a direction having a component opposite to the second direction on the main surface,
The gas flow generation unit includes an introduction part having a plurality of openings for discharging gas onto the main surface of the substrate, and an introduction pipe for supplying the gas to the opening, and the opening is a first opening. A second opening closer to the introduction tube than the first opening, the second opening being smaller than the first opening ,
Laser annealing equipment.