JP7087401B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。 The techniques disclosed herein relate to methods of manufacturing semiconductor devices.
特許文献1には、半導体装置の製造方法が開示されている。この製造方法は、半導体ウエハの表面にレーザを照射する工程を有している。この工程では、半導体ウエハの表面においてレーザスポットを移動させることで、半導体ウエハの表面全体にレーザを照射する。レーザを照射することで、半導体ウエハの表面電極が半導体層に対してオーミック接触する。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a semiconductor device. This manufacturing method includes a step of irradiating the surface of the semiconductor wafer with a laser. In this step, the laser spot is moved on the surface of the semiconductor wafer to irradiate the entire surface of the semiconductor wafer with the laser. By irradiating the laser, the surface electrodes of the semiconductor wafer make ohmic contact with the semiconductor layer.
半導体ウエハの薄板化に伴って、半導体ウエハの抗接強度の問題が顕在化している。半導体ウエハの抗折強度が低いと、半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの割れが発生する。本明細書では、レーザ照射工程において、半導体ウエハの抗接強度の低下を抑制する技術を提供する。 With the thinning of semiconductor wafers, the problem of the tensile strength of semiconductor wafers has become apparent. If the bending strength of the semiconductor wafer is low, the semiconductor wafer cracks in the manufacturing process of the semiconductor device. The present specification provides a technique for suppressing a decrease in the contact strength of a semiconductor wafer in a laser irradiation step.
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの表面にレーザを照射する第1工程と第2工程を有する。前記第1工程では、半導体ウエハが溶融するエネルギー密度で、第1方向に沿ってレーザスポットが移動するようにレーザを照射する。前記第2工程では、半導体ウエハが溶融しないエネルギー密度で、前記第1工程のレーザスポットの外周部でレーザを照射された領域に沿ってレーザスポットが移動するように、レーザを照射する。 The method for manufacturing a semiconductor device disclosed in the present specification includes a first step and a second step of irradiating the surface of a semiconductor wafer with a laser. In the first step, the laser is irradiated so that the laser spot moves along the first direction at the energy density at which the semiconductor wafer melts. In the second step, the laser is irradiated so that the laser spot moves along the region irradiated with the laser in the outer peripheral portion of the laser spot in the first step at an energy density at which the semiconductor wafer is not melted.
なお、上記の「第1工程のレーザスポットの外周部」は、第1工程のレーザスポットのうちの半導体ウエハが溶融するエネルギー密度よりも低いエネルギー密度を有する部分を意味する。すなわち、第1工程のレーザスポットのうちの半導体ウエハが溶融するエネルギー密度を有する部分が主要部であり、その周囲の部分が外周部である。 The above-mentioned "outer peripheral portion of the laser spot in the first step" means a portion of the laser spot in the first step having an energy density lower than the energy density at which the semiconductor wafer melts. That is, the portion of the laser spot in the first step having the energy density for melting the semiconductor wafer is the main portion, and the peripheral portion thereof is the outer peripheral portion.
第1工程では、半導体ウエハの表面で第1方向に沿ってレーザスポットが移動するようにレーザが半導体ウエハに照射される。ここで、レーザスポット内の温度分布は、レーザスポットの主要部で高温となり、レーザスポットの外周部で低温となる。また、レーザスポットの外周部では、外周側ほど温度が低くなるように温度が分布し、位置による温度差が大きくなる。このため、レーザスポットの外周部でレーザが照射された領域では、高い熱応力が生じ、半導体ウエハの内部に結晶欠陥が多く形成される。このため、第1工程を実施することで、半導体ウエハの抗接強度が低下する。第2工程で、第1工程においてレーザスポットの外周部でレーザを照射された領域(結晶欠陥が多く形成された領域)に沿って、半導体ウエハが溶融しないエネルギー密度でレーザを照射する。このため、結晶欠陥が多い領域が比較的低い温度に加熱され、結晶欠陥の多くが消滅する。これによって、半導体ウエハの抗接強度が回復する。したがって、この製造方法によれば、半導体ウエハの抗接強度の低下を抑制しながら、レーザ照射工程を実施することができる。 In the first step, the laser is applied to the semiconductor wafer so that the laser spot moves along the first direction on the surface of the semiconductor wafer. Here, the temperature distribution in the laser spot becomes high in the main part of the laser spot and low in the outer peripheral part of the laser spot. Further, in the outer peripheral portion of the laser spot, the temperature is distributed so that the temperature becomes lower toward the outer peripheral side, and the temperature difference depending on the position becomes large. Therefore, a high thermal stress is generated in the region irradiated with the laser in the outer peripheral portion of the laser spot, and many crystal defects are formed inside the semiconductor wafer. Therefore, by carrying out the first step, the tensile strength of the semiconductor wafer is lowered. In the second step, the laser is irradiated at an energy density at which the semiconductor wafer is not melted along the region irradiated with the laser (the region where many crystal defects are formed) in the outer peripheral portion of the laser spot in the first step. Therefore, the region with many crystal defects is heated to a relatively low temperature, and most of the crystal defects disappear. As a result, the tensile strength of the semiconductor wafer is restored. Therefore, according to this manufacturing method, the laser irradiation step can be carried out while suppressing the decrease in the contact strength of the semiconductor wafer.
図1、2に示す半導体ウエハ12は、半導体基板14と、半導体基板14の上面を覆う上部電極16と、半導体基板14の下面を覆う下部電極18を有する。半導体基板14は、SiCにより構成されている。下部電極18は、ニッケルにより構成されている。半導体ウエハ12の内部には、スイッチング素子等が形成されている。半導体ウエハ12は、後に複数の半導体チップに分割されることで、半導体装置となる。以下に、半導体ウエハ12の下面(すなわち、下部電極18の表面)にレーザを照射することによって、下部電極18を半導体基板14に対してオーミック接触させるレーザ照射工程について説明する。
The
レーザ照射工程は、第1工程と第2工程を有している。図1、2の矢印100は、第1工程において半導体ウエハ12の下面をレーザスポット20が移動する軌跡を示している。図1に示すように、半導体ウエハ12の下面においてレーザスポット20がy方向に往復移動しながらx方向に移動する。これによって、半導体ウエハ12の下面全域に、レーザが照射される。
The laser irradiation step has a first step and a second step. The
図3は、第1工程において半導体ウエハ12の下面に照射されるレーザスポット20と、レーザのエネルギー密度分布を示している。図3において、エネルギー密度E1は、半導体基板14の半導体層を溶融させるのに必要なエネルギー密度であり、エネルギー密度E2はレーザ照射範囲内のエネルギー密度の最大値の半分のエネルギー密度である。図3において、エネルギー密度E2よりも低いエネルギー密度の部分は、半導体ウエハ12を加熱する能力が極めて低い。したがって、本実施形態では、エネルギー密度E2よりも高いエネルギー密度を有する部分を、レーザスポット20という。また、レーザスポット20のうちのエネルギー密度E1よりも高いエネルギー密度を有する部分を主要部20aという。また、レーザスポット20のうち、エネルギー密度E1よりも低いエネルギー密度を有する部分を、外周部20bという。主要部20aはレーザスポット20の中央に位置し、外周部20bは主要部20aの周囲に位置する。図3に示すように、主要部20a内では、エネルギー密度が高い値で略均一に分布している。外周部20b内では、エネルギー密度が、レーザスポット20の外周側に向かうほど低下している。外周部20b内では、半径方向の位置によってエネルギー密度に大きな差が生じている。
FIG. 3 shows the
図4は、第1工程において、レーザスポット20がy方向に移動する様子を示している。第1工程では、レーザの照射位置をy方向に移動させながら、レーザをパルス照射する。すなわち、レーザを、極めて短い周期で間欠的に照射する。このため、レーザスポット20が図4に示すような軌跡を描く。図4において、グレーハッチングされた領域22は、レーザスポット20の外周部20bが通過する領域である。すなわち、領域22は、主要部20aで加熱されることなく、外周部20bによって加熱された領域である。また、図4において、2つの領域22に挟まれた範囲は、レーザスポット20の主要部20aが通過する領域である。
FIG. 4 shows how the
主要部20aが通過する領域では、半導体基板14の下面近傍で半導体層が瞬間的に溶融し、その後すぐに凝固する。その結果、半導体層(すなわち、SiC)と下部電極18(ニッケル)が合金化し、下部電極18がニッケルシリサイドに変化する。これによって、下部電極18が半導体基板14に対してオーミック接触する。
In the region through which the
他方、外周部20bが通過する領域22では、エネルギー密度が低いので、半導体基板14の半導体層は溶融しない。また、図3に示すように、外周部20bでは、エネルギー密度が外周側ほど低下するように分布している。このため、レーザ照射時に、領域22では、レーザスポット20の外周側ほど低温となるように温度が分布する。すなわち、領域22の内部で、大きい温度差が生じる。このため、領域22内の半導体層で、高い熱応力が生じる。その結果、領域22内の半導体層に、図2に示すように、多数の結晶欠陥90が生成される。特に、領域22は半導体層が溶融する領域(主要部20aが通過する領域)と半導体層が溶融しない領域の境界に位置するので、領域22に多くの結晶欠陥が生成される。このように、領域22に多くの結晶欠陥が生成されることによって、半導体ウエハ12の抗接強度が低下する。
On the other hand, in the
第1工程の実施後に、第2工程を実施する。第2工程では、第1工程よりも低いエネルギー密度で、半導体ウエハ12の下面(すなわち、下部電極18の表面)にレーザを照射する。第2工程では、半導体基板14の半導体層が溶融しないエネルギー密度で、レーザを照射する。図5は、第2工程において半導体ウエハ12の下面に照射されるレーザのエネルギー密度分布を示している。図5において、エネルギー密度E3はレーザ照射範囲内のエネルギー密度の最大値の90%のエネルギー密度であり、エネルギー密度E4はレーザ照射範囲内のエネルギー密度の最大値の半分のエネルギー密度である。第2工程においては、エネルギー密度E4よりも高いエネルギー密度を有する部分を、レーザスポット30という。また、レーザスポット30のうちのエネルギー密度E3よりも高いエネルギー密度を有する部分を主要部30aという。また、レーザスポット30のうち、エネルギー密度E3よりも低いエネルギー密度を有する部分を、外周部30bという。また、図5において、エネルギー密度E1は、図3のエネルギー密度E1と同じ値(半導体基板14を溶融させるのに必要なエネルギー密度)を示している。図5に示すように、レーザスポット30の全体において、エネルギー密度がエネルギー密度E1よりも低い。主要部30aはレーザスポット30の中央部に位置し、外周部30bは主要部30aの周囲に位置する。
After the first step is carried out, the second step is carried out. In the second step, the lower surface of the semiconductor wafer 12 (that is, the surface of the lower electrode 18) is irradiated with the laser at a lower energy density than in the first step. In the second step, the laser is irradiated with an energy density at which the semiconductor layer of the
第2工程では、図6に示すように、領域22(第1工程で結晶欠陥が生成された領域)上をレーザスポット30の主要部30aが通るように、レーザスポット30を移動させる。なお、図6では、図の見易さのため、主要部30a及び外周部30bを図示していない。レーザスポット30の主要部30aでは、エネルギー密度がエネルギー密度E1よりも低いので、半導体層が溶けない程度の温度に半導体層が加熱される。すると、領域22内の半導体層中の結晶欠陥の多くが消滅し、結晶欠陥の数が減少する。また、図6のようにレーザスポット30を移動させると、レーザスポット30の外周部30b(図5参照)において、温度が外周側ほど低温となるように分布する。しかしながら、図5に示すように、外周部30bでは、第1工程におけるレーザスポット20の外周部20b(図3参照)よりもエネルギー密度が変化する勾配が小さい。このため、外周部30b内の半導体層で生じる温度勾配は小さい。したがって、外周部30b内の半導体層にそれほど高い熱応力は生じず、外周部30b内の半導体層に結晶欠陥が生成され難い。特に、第2工程では、レーザスポット30の全体で半導体層が溶融しないので、外周部30bは溶融した領域と溶融しなかった領域の境界とはならない。これによって、外周部30bで結晶欠陥がより生じ難くなっている。このため、第2工程では、外周部30bの通過領域に結晶欠陥がほとんど生じない。
In the second step, as shown in FIG. 6, the
第2工程の実施後に、半導体ウエハ12を複数に分割することで、半導体装置が製造される。
After the second step is performed, the
以上に説明したように、第2工程では、新たな結晶欠陥をほとんど生じさせることなく、第1工程で生じた結晶欠陥を減少させることができる。その結果、第2工程において、半導体ウエハ12の抗接強度が回復する。このように、この製造方法によれば、半導体ウエハ12の抗接強度の低下を抑制しながら、レーザ照射工程を実施することができる。
As described above, in the second step, the crystal defects generated in the first step can be reduced with almost no new crystal defects. As a result, the tensile strength of the
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples exemplified above. The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in the present specification or the drawings achieve a plurality of objectives at the same time, and achieving one of the objectives itself has technical usefulness.
12 :半導体ウエハ
14 :半導体基板
16 :上部電極
18 :下部電極
20 :レーザスポット
20a :主要部
20b :外周部
22 :領域
30 :レーザスポット
30a :主要部
30b :外周部
12: Semiconductor wafer 14: Semiconductor substrate 16: Upper electrode 18: Lower electrode 20:
Claims (6)
半導体ウエハの表面にレーザを照射する第1工程と第2工程を有し、
前記第1工程では、半導体ウエハが溶融するエネルギー密度で、第1方向に沿ってレーザスポットが移動するようにレーザを照射し、
前記第2工程が、前記第1工程で溶融した領域が凝固した後に実施され、
前記第2工程では、半導体ウエハが溶融しないエネルギー密度で、前記第1工程のレーザスポットの外周部でレーザを照射された外周部照射領域に沿ってレーザスポットが移動するように、レーザを照射する、
製造方法。 It is a manufacturing method of semiconductor devices.
It has a first step and a second step of irradiating the surface of the semiconductor wafer with a laser.
In the first step, the laser is irradiated so that the laser spot moves along the first direction at the energy density at which the semiconductor wafer melts.
The second step is carried out after the region melted in the first step has solidified.
In the second step, the laser is irradiated so that the laser spot moves along the outer peripheral irradiation region irradiated with the laser in the outer peripheral portion of the laser spot in the first step at an energy density that does not melt the semiconductor wafer. ,
Production method.
前記第1工程のレーザスポットの前記外周部が、前記第1工程のレーザスポットのうちの前記主要部の外側の部分であり、The outer peripheral portion of the laser spot of the first step is an outer portion of the main portion of the laser spot of the first step.
前記外周部照射領域が、前記第1工程のレーザスポットの前記外周部でレーザを照射されるとともに前記第1工程のレーザスポットの前記主要部でレーザを照射されていない領域である、請求項1に記載の製造方法。The outer peripheral portion irradiation region is a region where the laser is irradiated at the outer peripheral portion of the laser spot of the first step and the laser is not irradiated at the main portion of the laser spot of the first step. The manufacturing method described in.
前記第2工程のレーザスポットが、前記第2工程のレーザの照射範囲内のエネルギー密度の最大値の半分よりも高いエネルギー密度を有する部分である、The laser spot in the second step is a portion having an energy density higher than half of the maximum value of the energy density in the irradiation range of the laser in the second step.
請求項2に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 2.
前記第2工程では、前記外周部照射領域上を前記第2工程のレーザスポットの前記主要部が通るようにレーザを照射する、請求項3に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 3, wherein in the second step, the laser is irradiated so that the main portion of the laser spot of the second step passes over the outer peripheral portion irradiation region.
前記第2工程では、前記2つの前記外周部照射領域の一方上を前記第2工程のレーザスポットが通っているときに、前記2つの前記外周部照射領域の他方に前記第2工程のレーザスポットが重ならない、In the second step, when the laser spot of the second step passes over one of the two outer peripheral irradiation regions, the laser spot of the second step is placed on the other of the two outer peripheral irradiation regions. Do not overlap,
請求項2~5のいずれか一項に記載の製造方法。The manufacturing method according to any one of claims 2 to 5.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011138806A (en) | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Japan Steel Works Ltd:The | Method of manufacturing semiconductor substrate and apparatus for manufacturing semiconductor substrate |
JP2012256879A (en) | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Ultratech Inc | Ultra-high-speed laser annealing with reduced pattern density effect in manufacture of integrated circuit |
JP2016009695A (en) | 2014-06-23 | 2016-01-18 | 三菱電機株式会社 | Method of manufacturing semiconductor device, and laser annealing apparatus |
JP2016046449A (en) | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 住友重機械工業株式会社 | Semiconductor element manufacturing method |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07187890A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-25 | Nippon Steel Corp | Laser annealing method |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011138806A (en) | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Japan Steel Works Ltd:The | Method of manufacturing semiconductor substrate and apparatus for manufacturing semiconductor substrate |
JP2012256879A (en) | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Ultratech Inc | Ultra-high-speed laser annealing with reduced pattern density effect in manufacture of integrated circuit |
JP2016009695A (en) | 2014-06-23 | 2016-01-18 | 三菱電機株式会社 | Method of manufacturing semiconductor device, and laser annealing apparatus |
JP2016046449A (en) | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 住友重機械工業株式会社 | Semiconductor element manufacturing method |
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