(57)【要約】【課題】製造工程数の増加を抑制するとともに、半導体基板に対する合金層のオーミック特性の劣化を抑制することができる炭化珪素半導体の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素からなる半導体基板１１上に、第一の金属からなる金属層３０を形成する工程と、金属層３０上に第二の金属を窒化した金属窒化膜４０を形成する工程と、金属窒化膜４０を介してレーザ光を照射し半導体基板１１の炭化珪素と金属層３０の第一の金属との合金層３１を形成する工程と、金属窒化膜４０上に電極２０を形成する工程とを備えた炭化珪素半導体装置の製造方法とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素からなる半導体基板上に、第一の金属からなる金属層を形成する工程と、
前記金属層上に第二の金属を窒化した金属窒化膜を形成する工程と、
前記金属窒化膜を介してレーザ光を照射し、前記半導体基板の炭化珪素と前記金属層の前記第一の金属との合金層を形成する工程と、
前記金属窒化膜上に電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属窒化膜の表面反射率は前記金属層の表面反射率よりも低い、
ことを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属窒化膜は窒化チタンからなる、
ことを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板はｎ型の炭化珪素からなり、
前記第一の金属はニッケルである、
ことを特徴とする請求項３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属窒化膜の膜厚は５００ｎｍ以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属窒化膜の膜厚は２０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
炭化珪素からなる半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、炭化珪素と第一の金属との合金からなる合金層と、
前記合金層上に設けられ、第二の金属の窒化物からなる金属窒化膜と、
前記金属窒化膜上に設けられた電極と、
を備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置。
【請求項８】
前記金属窒化膜は窒化チタンからなる、
ことを特徴とする請求項７に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項９】
前記半導体基板はｎ型の炭化珪素からなり、
前記第一の金属はニッケルである、
ことを特徴とする請求項８に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項１０】
前記金属窒化膜の膜厚は５００ｎｍ以下である、
ことを特徴とする請求項９に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項１１】
前記金属窒化膜の膜厚は２０ｎｍ以上で３０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の炭化珪素半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法及び炭化珪素半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体装置において、動作時にキャリアが炭化珪素基板を通過して縦方向に走行する装置では、基板厚みを薄くすることで素子抵抗を低減できる。そこでさらなる低抵抗化のためには、基板を薄板化して製造した炭化珪素半導体装置が求められている。
【０００３】
基板を薄板化する工程を入れた炭化珪素半導体装置の製造方法では、薄厚基板での工程数を削減するために、半導体装置の表面構造を形成した後に裏面構造を形成し、裏面構造を形成する際に基板を薄厚にすることが望ましい。そのため、表面構造の形成後に裏面構造を形成することとなるが、炭化珪素半導体装置の裏面構造を形成する工程では、表面側は低温のまま裏面だけを１０００℃程度の高温でアニールすることで、オーミック電極を形成する必要がある。
【０００４】
炭化珪素半導体基板に対してレーザアニールを用いたオーミック電極の形成方法は、例えば特許文献１により開示されている。このような製造方法では、炭化珪素からなる半導体基板上に金属層を堆積した後、金属層にレーザ光を照射して加熱する。これにより、金属層と半導体基板との界面でこれらの合金層が形成される。このようにして形成された合金層は半導体基板に対して優れたオーミック性を示すので、この合金層をオーミック電極として使用することが期待できる。
【０００５】
しかしながら、レーザ光照射雰囲気に酸素が存在するとレーザ光照射中に金属層が酸化されてしまい、良好な合金層が得られない。その結果、半導体基板に対する合金層のオーミック特性が劣化してしまう。そこで、半導体基板上の金属層の上にＳｉＯ２、ＣａＦ２、ＩＴＯなどの透過膜を堆積し、この透過膜を介してレーザ等の電磁波を照射して金属層を加熱することで合金層を形成する製造方法が提案されている（例えば、特許文献２）。このように透過膜越しにレーザアニールをすることでレーザ光照射時の金属層の雰囲気酸素による酸化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５３４１４３号
【特許文献２】特開２０１２−０６９７９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような炭化珪素半導体装置の製造方法にあっては、透過膜を堆積する工程に加えて透過膜を除去する工程を設けなければならず、特に透過膜が導電性でない場合には必ず透過膜を除去しなくてはならないため、製造工程が増加するという問題があった。また、透過膜に酸化物を用いると、レーザ照射中に透過膜が高温となった際に相互拡散の影響から金属層が酸化される恐れが依然として残っており、半導体基板に対する合金層のオーミック特性が劣化してしまう問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、製造工程数の増加を抑制するとともに、半導体基板に対する合金層のオーミック特性の劣化を抑制することができる炭化珪素半導体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素からなる半導体基板上に、第一の金属からなる金属層を形成する工程と、金属層上に第二の金属を窒化した金属窒化膜を形成する工程と、金属窒化膜を介してレーザ光を照射し半導体基板の炭化珪素と金属層の第一の金属との合金層を形成する工程と、金属窒化膜上に電極を形成する工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、透過膜に導電性の金属窒化膜を用いるため、炭化珪素半導体装置の裏面構造を形成する際に透過膜を除去する工程を設ける必要がなく、製造工程を抑制することができる。さらに、金属窒化膜は酸素原子を含まないため、レーザ照射中に金属層が酸化される恐れも低減され、半導体基板に対する合金層のオーミック特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法における各製造工程を示す断面模式図である。
【図３】炭化珪素半導体装置の製造方法におけるアニール処理工程の処理速度を示す図である。
【図４】各波長のレーザ光に対する表面反射率を計測した実験結果を示す図である。
【図５】透過膜の膜厚を変更した場合における界面温度の熱拡散による変化についての計算結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の透過膜の表面反射率と膜厚との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる減反射の効果を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置１を示す断面模式図である。なお、以下においては縦型のショットキバリアダイオード（以下、「ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｄｉｏｄｅ）」という。）を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体装置であっても構わない。また、「炭化珪素」については、以下「ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）」と省略して呼ぶ。
【００１３】
図１において、ＳＢＤであるＳｉＣ半導体装置１は、ＳｉＣ半導体基体１０と、表面構造２及び裏面構造３から構成される。ＳｉＣ半導体基体１０とは、第一主面１３の面方位が（０００１）シリコン面から４°、または８°オフした４Ｈのポリタイプを有するｎ＋型のＳｉＣ半導体基板１１とＳｉＣ半導体基板１１の第一主面１３上に形成されたｎ型のＳｉＣドリフト層１２を合わせたものとする。ＳｉＣドリフト層１２の濃度及び膜厚は使用する耐圧によって異なり、例えば、５×１０１５ｃｍ−３、１０μｍなどが考えられる。
【００１４】
ＳｉＣドリフト層１２の表面側には、ある幅だけ離間した部位に、アルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として含有するｐ型のイオン注入領域１５が形成されている。イオン注入領域１５は上面から見ると、ある幅を持ったリング状の形状をしている。Ａｌイオン注入量として例えば、５×１０１７ｃｍ−３などがある。さらに、ＳｉＣ半導体装置１の耐圧を確保するため、イオン注入領域１５の外側にさらにリング状のＪＴＥ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）領域を設ける場合がある。なお、図１ではＪＴＥ領域は図示していない。
【００１５】
ＳｉＣ半導体基板１１の第一主面１３側、すなわち表面側には、表面構造２が設けられている。表面構造２は、ショットキ電極１７、配線電極１８及び保護膜１９から構成される。ショットキ電極１７はイオン注入領域１５に囲まれたＳｉＣドリフト層１２の表面側のショットキ領域１６上に形成されており、ショットキ電極１７の周辺はイオン注入領域１５にはみ出すように形成されている。ショットキ電極１７に用いる材料として、Ｔｉ等がある。また、ショットキ電極１７の上面には、配線電極１８が形成される。配線電極１８に用いる材料として、Ａｌ等がある。さらに、ＳｉＣドリフト層１２上には、ＳｉＣ半導体装置１の耐圧を確保するために、例えばポリイミドからなる保護膜１９が、ショットキ電極１７、配線電極１８の終端、イオン注入領域１５を覆うように形成されている。
【００１６】
ＳｉＣ半導体基板１１の第二主面１４側、すなわち裏面側には、裏面構造３が設けられている。裏面構造３は、合金層３１、透過膜４０、及び裏面電極２０から構成される。合金層３１は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つの元素を含む金属とＳｉＣの合金であり、ＳｉＣ半導体基板１１に対して優れたオーミック特性を有する。つまり、この合金層３１がオーミック電極として形成されることとなる。本実施の形態では、合金層３１をＮｉとＳｉＣの合金とする。さらに、合金層３１のＳｉＣ半導体基体１０に対向する面には、導電性の透過膜４０が形成されている。透過膜４０の材料としては、ＴｉＮ等の金属窒化膜があり、これらの金属窒化膜は導電性を有している。さらに、透過膜４０の合金層３１に対向する面には裏面電極２０が形成されている。裏面電極２０としては、ＮｉとＡｕからなる二層構造の電極やＣｕ電極等があるが、本実施の形態ではＮｉとＡｕからなる二層構造の電極とする。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置１の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかるＳｉＣ半導体装置１の製造方法における各製造工程を示す断面模式図である。
【００１８】
図２（ａ）に示す工程では、ｎ＋型のＳｉＣ半導体基板１１の第一主面１３にｎ型のＳｉＣドリフト層１２をエピタキシャル成長させることで、ＳｉＣ半導体基体１０を形成する。
【００１９】
図２（ｂ）に示す工程では、ＳｉＣドリフト層１２上に、酸化膜等からなるマスクを形成したのち、フォトリソグラフィ及びエッチングによりイオン注入用マスクを形成する。なお、図２（ｂ）ではこのマスクの図示は省略している。このイオン注入用マスク上からＡｌを選択的にイオン注入し、イオン注入領域１５を形成する。次に、イオン注入用マスクを除去した後、注入したＡｌイオンを活性化させるためにアルゴン雰囲気中で１７００℃、３０分間の熱処理を行う。この熱処理工程により、ｐ型のイオン注入領域１５が形成される。熱処理工程後は、ＳｉＣ半導体ドリフト１２の表面上に膜質劣化層及び、高さ３０ｎｍ以上のバンチングステップによる凹凸が発生してしまう。そのため、炭化水素ガスを熱分解させてＳｉＣドリフト層１２の表面に図示しないカーボン保護膜を形成させることにより、熱処理工程の際に生じるステップバンチングを防止することができる。
【００２０】
図２（ｃ）に示す工程では、ＳｉＣドリフト層１２の表面に、例えばＴｉからなるショットキ電極１７を形成する。次に、ショットキ電極１７上に、例えばＡｌからなる配線電極１８を形成する。さらに、耐圧を確保するために例えばポリイミドからなる保護膜１９を形成する。ショットキ電極１７の形成前に、ＳｉＣ半導体基体１０に硫酸過水、アンモニア過水、フッ酸の順でウェット処理を行ってもよい。また、犠牲酸化を実施後フッ酸処理によりＳｉＣドリフト層１２の表面を清浄化してもよい。なお、ショットキ電極１７は、イオン注入領域１５に周辺をはみ出すように形成されている。また、ポリイミドからなる保護膜１９は、ショットキ電極１７及び配線電極１８の終端と、イオン注入領域１５を覆うように形成されている。
【００２１】
図２（ｄ）に示す工程では、ＳＢＤの特性を向上（順方向特性にかかる低抵抗化）させるために、ＳｉＣ半導体基板１１の第二主面１４を機械研削・研磨し、ＳｉＣ半導体基体１０の厚みを適切な厚さまで薄くする。例えば、ＳｉＣ半導体基体１０の厚みが２００μｍになるまで研削する。研削中、デバイス構造が形成されている第一主面１３側は、保護テープの貼り付け、又はサポート板への貼り付けを行うことにより保護する。
【００２２】
図２（ｅ）に示す工程では、研削したＳｉＣ半導体基板１１の第二主面１４に、ＳｉＣとのシリサイド層（合金層３１）を形成するための金属層３０を堆積する。本実施の形態では、金属層３０にＮｉを用いるが、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａのいずれか１つの元素を含む金属としてもよい。金属層３０の厚さは、例えば１００ｎｍとすることができる。その後、透過膜４０を金属層３０上に堆積させる。透過膜４０は金属窒化膜であり、本実施の形態ではＴｉＮ膜とする。そして、この透過膜４０を介してレーザ光５０を照射するレーザアニール処理を行い、金属層３０の金属とＳｉＣ半導体基板１１のＳｉＣとを反応させて合金層３１を形成する。なお、金属層３０は原則としてすべてシリサイド化し合金層３１を形成するようにレーザアニール処理を行うが、金属層３０の厚さ等によっては金属層３０の一部が未反応のまま残ることとしてもよい。
【００２３】
ここで、照射するレーザ光５０の波長は、例えばＹＡＧレーザを用いた場合には第三高調波である３５５ｎｍ又は第二高調波である５３２ｎｍとすることができ、レーザ光照射中に窒素などの不活性ガスをレーザ光照射面に吹き付けながらアニールする。ここでは、３５５ｎｍの波長のレーザ光５０を用いることとする。透過膜４０の膜厚は例えば３０ｎｍとすることができるが、その詳細については後述する。また、レーザアニールに使用するレーザ光５０の種類は、ＹＡＧレーザの他にもエキシマレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ等を用いることができる。ＳｉＣ半導体基体１０上に堆積した金属層３０のシリサイド化に使用するレーザの条件としては、透過膜４０をレーザ光５０が透過するものであればよく、例えば波長３５５ｎｍで数十ｎｓのパルス発振型レーザを用いることもできる。
【００２４】
図２（ｆ）に示す工程では、図２（ｅ）に示す工程で形成した透過膜４０上に裏面電極２０を形成する。なお、レーザアニール処理時に透過膜４０の表面上に酸化膜等が形成される恐れがある場合には、裏面電極２０を形成する前に、Ａｒ＋イオン等を用いてエッチングすることとしてもよい。また、裏面電極２０の材料は、ＮｉとＡｕの二層構造の電極とする。ただし、より高温動作への対応が要求される場合等には、裏面電極２０にＣｕ電極を用いることとしてもよい。
【００２５】
本発明の実施の形態１では、以上のような構成としたことにより、以下に記載する効果が得られる。
【００２６】
本実施の形態では、透過膜４０に導電性である金属窒化膜を用いるため、ＳｉＣ半導体装置１の裏面構造３を形成する際に透過膜４０を除去する工程を設ける必要がなく、透過膜４０上に裏面電極２０を形成することができる。そのため、裏面構造３を形成する際の製造工程の増加を抑制することができる。また、透過膜４０として用いる金属窒化膜は酸素原子を含まないため、合金層３１を形成する際のレーザ照射中に金属層３０が酸化される恐れも低減され、ＳｉＣ半導体基板１１に対する合金層３１のオーミック特性が劣化することを抑制できる。
【００２７】
また、炭化珪素半導体装置の製造方法においては、オーミック電極を形成する際にＮｉ等の金属とＳｉＣの合金層３１を形成するため、１０００℃程度の高温で処理する必要がある。そのため、Ｓｉ等からなる他の半導体装置の製造方法と比較してオーミック電極を形成する際の熱処理工程に要する時間が増加するという問題があった。１枚のＳｉＣ半導体基板をレーザアニール処理する時間は、照射する面積とビーム径に依存する。図３は、基板直径に対するレーザアニール処理の処理速度を示している。基板直径が大きい（照射面積の大きい）ほど、又はビーム径が小さいほど、処理速度が遅くなっていることが分かる。そのため、今後ＳｉＣ半導体基板の直径が拡大し照射面積が大きくなるにつれ、レーザアニール処理の処理速度を向上させることが課題となる。
【００２８】
レーザアニール処理の処理速度を向上させるためには、レーザ光のエネルギー密度を落とすことなくビーム径を拡大する必要がある。しかしながら、波長３５５ｎｍのレーザ光を用いた場合、ビーム形状の整形が難しくエネルギー密度を落とさずにビーム径を拡大することは難しい。本実施の形態では、レーザアニール処理を行う際に透過膜４０を介してレーザ光を照射することにより、透過膜４０の表面反射率が金属層３０の表面反射率よりも低いため、反射されるレーザ光の量が低減される。すなわち、金属層３０側に吸収されるレーザ光の量が増加する。その結果、レーザ光のビーム径を拡大することなく、金属層３０側に吸収される熱エネルギーが増加し、レーザアニール処理の処理速度を向上させることができる。
【００２９】
図４は、Ｎｉ（膜厚１００ｎｍ）単体の表面、及びＮｉ（膜厚１００ｎｍ）上に形成したＴａＮ（膜厚５０ｎｍ）又はＴｉＮ（５０ｎｍ）の表面に各波長のレーザ光を照射した場合の表面反射率を計測した実験結果を示す図である。なお、計測は日本分光社製の紫外可視近赤外分光光度計（型名Ｖ６７０）を用いて行った。
【００３０】
図４に示すように、Ｎｉのみの場合、すなわち透過膜４０を設けない場合と比較して、ＴｉＮ等の金属窒化膜である透過膜４０を設けることにより、レーザ光の各波長における表面反射率が低下することがわかる。そのため、金属層３０側に吸収されるレーザ光の量が増加することとなり、レーザ光のビーム径を拡大することなくレーザアニール処理の処理速度を向上させることができる。
【００３１】
図５は、透過膜４０の膜厚を変更した場合における透過膜４０と金属層３０との界面温度及び半導体基板１１と金属層３０との界面温度の熱拡散による変化についての計算結果を示す図である。図５において、左上のグラフは透過膜４０を設けない場合の界面温度を示し、右上のグラフは透過膜４０の膜厚を５０ｎｍとした場合の界面温度を示し、左下のグラフは透過膜４０の膜厚を５００ｎｍとした場合の界面温度を示し、右下のグラフは透過膜４０の膜厚を１０００ｎｍとした場合の界面温度を示す。さらに、各グラフにおいて、実線で示すのがＴｉＮからなる透過膜４０とＮｉからなる金属層３０との界面の温度変化であり、破線で示すのがＮｉからなる金属層３０とＳｉＣからなる半導体基板１１との界面の温度変化である。なお、金属層３０の膜厚は１００ｎｍとし、透過膜４０を設けない場合のみ、レーザ光５０の表面反射が大きいことを考慮してレーザ光５０のエネルギー密度を所定量高くしている。
【００３２】
上述のように、透過膜４０を設けることにより、レーザアニール処理の処理速度を向上させることができる。しかしながら、透過膜４０の膜厚を大きくしすぎると、レーザ光５０は透過膜４０と金属層３０との界面に到達せずに透過膜４０で吸収されることとなる。このような場合、透過膜４０の下にある金属層３０を半導体基板１１のＳｉＣと反応させてシリサイド化させるためには、透過膜４０がレーザ光５０を吸収して発生した熱が熱拡散により金属層３０へ到達することで、金属層３０を１０００℃まで上昇させる必要が生じる。
【００３３】
ここで、図５に示すように、透過膜４０の膜厚が５００ｎｍ以上の場合では、いずれの界面においても１０００℃まで達していないことがわかる。一方、透過膜４０の膜厚が５０ｎｍの場合には、いずれの界面も１０００℃以上まで達しており、十分な熱拡散が生じていることがわかる。そのため、透過膜４０の膜厚が５００ｎｍ以上の場合には熱拡散が不十分なため金属層３０のシリサイド化が十分に進行せずアニール処理の処理速度を向上させることが困難となる。よって、透過膜４０の膜厚は、５００ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
図６（ａ）は、波長３５５ｎｍの光を照射した際の金属層３０（Ｎｉ層）上に形成された透過膜４０（ＴｉＮ膜）の表面反射率とその膜厚との関係について、フレネルの式を用いて計算した結果を示した図である。なお、図６（ａ）において、透過膜４０の膜厚が０の時の表面反射率とは、透過膜４０が形成されていないＮｉ層自体の表面反射率を示している。また、図７は所定の厚さの透過膜４０が有する減反射の効果を示す図である。
【００３５】
上述のように、透過膜４０の膜厚が０ｎｍよりも大きく５００ｎｍ以下の膜厚であれば、Ｎｉ層自体の表面反射率よりも透過膜４０の表面反射率の方が低いため、レーザアニール処理の処理速度を向上させることができる。しかしながら、以下の理由から、透過膜４０の膜厚は特に２０〜３０ｎｍとすることが望ましい。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、ＴｉＮ膜の膜厚が大きくなるにつれて表面反射率が低下しており、特に２０〜３０ｎｍの時に表面反射率が顕著に低下することがわかる。これはＴｉＮ膜表面とＴｉＮ／Ｎｉ界面で反射した波面の振幅が相殺しあい減反射の効果が現れているためである。減反射とは、図７に示すように、第一膜１００の表面で反射した波面１００Ａと、第一膜１００と第二膜１０１の界面で反射した波面１０１Ｂの位相が逆位相になることで、反射光強度を減少させることである。この減反射の効果が得られるため、透過膜４０の膜厚を２０〜３０ｎｍ以内の膜厚にすることで、透過膜４０の表面反射率をより一層低減し、アニール処理速度をさらに向上させることができる。
【００３７】
さらに、ＳｉＣ半導体装置１の製造方法においては、上述のようにオーミック電極を形成する工程で１０００℃程度の高温となるため、透過膜４０には少なくとも１０００℃以上の温度に耐える耐熱性が求められるが、本実施の形態で透過膜４０に用いたＴｉＮの融点は３０００℃程度であり十分な耐熱性を有するため、耐熱性の観点から問題が生じることもない。
【００３８】
また、本実施の形態では透過膜４０を完全に除去することなく残すこととしているため、ＳｉＣ半導体装置１全体の抵抗値を増加させてしまう恐れがあるが、透過膜４０に用いるＴｉＮの比抵抗は４０μΩｃｍ程度と小さいため、ＳｉＣ半導体装置１全体の抵抗値の増加を最小限に抑制することができる。
【００３９】
また、透過膜４０を除去した場合には、合金層３１に用いる材料と裏面電極２０に用いる材料との相互拡散が発生することがある。例えば、裏面電極２０をＮｉとＡｕの二層構造の電極とした場合には、合金層３１であるＮｉシリサイド層から裏面電極２０側へＳｉが拡散することがある。一方、裏面電極２０に高温対応の観点からＣｕ電極を用いた場合には、Ｃｕが合金層３１側へ拡散することがある。しかし、本実施の形態では、合金層３１と裏面電極２０の間に透過膜４０が設けられているため、透過膜４０がバリア層として働き、ＳｉやＣｕの拡散を抑制することができる。
【００４０】
なお、透過膜４０には金属窒化膜としてＴｉＮを用いることしたが、これに限定されるものではない。例えば、透過膜４０に金属窒化膜として、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）又はＨｆＮ（窒化ハフニウム）を用いることとしてもよい。以下、透過膜４０にＺｒＮ（窒化ジルコニウム）又はＨｆＮ（窒化ハフニウム）を用いる場合について説明する。
【００４１】
図６（ｂ）は、透過膜４０としてＺｒＮ、ＨｆＮを金属層３０上に成膜した場合の透過膜４０の膜厚とレーザ光を照射した際の表面反射率との関係を示した図である。なお、それぞれの場合において入射したレーザ光の波長は３５５ｎｍである。
【００４２】
図６（ｂ）において、ＺｒＮでは、膜厚７０ｎｍの時に反射率が最小の３．８％と、透過膜を成膜していないＮｉ表面の４３％に対して３９．２％低減できていることが分かる。また、ＨｆＮでは、膜厚７０ｎｍの時に反射率０．６％と、Ｎｉ表面に対して４２．４％低減できることが分かる。そのため、これらの材料を用いることで、金属層３０側に吸収されるレーザ光の量が増加するため、金属層３０とＳｉＣ半導体基体１１のＳｉＣが反応して合金層３１を形成するのに必要なレーザエネルギー密度を低減できる。よって、レーザアニール処理の処理速度を向上させることが可能となる。
【００４３】
図６（ｂ）において、透過膜４０の膜厚が０ｎｍよりも大きい膜厚であれば、Ｎｉ層自体の表面反射率よりも透過膜４０の表面反射率の方が低いため、レーザアニール処理の処理速度を向上させることができる。しかしながら、図６（ｂ）に示すように、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）又はＨｆＮ（窒化ハフニウム）を用いる場合には、透過膜４０の膜厚を特に５０〜１００ｎｍとすることで、表面反射率がより一層低下するため、レーザアニール処理の処理速度をさらに向上させることができる。
【００４４】
また、かかる場合についても、透過膜４０は導電性となるため、ＳｉＣ半導体装置１の裏面構造３を形成する際に透過膜４０を除去する工程を設ける必要がなく、裏面構造３を形成する際の製造工程の増加を抑制することができる。また、透過膜４０には酸素原子を含まないため、合金層３１を形成する際のレーザ照射中に金属層３０が酸化される恐れも低減され、ＳｉＣ半導体基板１１に対する合金層３１のオーミック特性が劣化することを抑制できる。
【００４５】
さらに、これらの材料は比抵抗がそれぞれＺｒＮでは１８μΩｃｍ程度、ＨｆＮでは３２μΩｃｍ程度と、ＴｉＮ以上に低抵抗な材料である。そのため、レーザ光を照射して合金層３１を形成された後に透過膜４０を除去せずに裏面電極２０を形成したとしても、透過膜４０の抵抗値は十分小さい値であり、ＳｉＣ半導体装置全体の抵抗値の増加を抑制することができる。さらに、透過膜４０であるＺｒＮ及びＨｆＮは、ＴｉＮと同様、異種金属の拡散を防ぐバリア層としても作用する。
【００４６】
なお、本発明は、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ることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＳｉＣ半導体装置、２  表面構造、３  裏面構造、１０  ＳｉＣ半導体基体、１１  ＳｉＣ半導体基板、１２  ドリフト層、１３  第一主面、１４  第二主面、１５  イオン注入領域、１６  ショットキ領域、１７  ショットキ電極、１８  配線電極、１９  保護膜、２０  裏面電極、３０  金属層、３１  合金層、４０  透過膜、５０  レーザ光、１００  第一膜、１００Ａ  反射波面、１０１  第二膜、１０１Ｂ  反射波面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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