(57)【要約】【課題】半導体素子を形成した後でも電磁波の照射範囲を調整せずに半導体基板を局所的に加熱することができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】半導体基板１の第１の領域２に配線又は電極を含む半導体素子４を形成する。第１の領域２及び半導体素子４を覆いつつ半導体基板１の第２の領域３を覆わない反射膜５を形成する。反射膜５を形成した後に半導体基板１の第１及び第２の領域２，３に電磁波６を照射する。電磁波６は反射膜５により反射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１の領域に配線又は電極を含む半導体素子を形成する工程と、
前記第１の領域及び前記半導体素子を覆いつつ前記半導体基板の第２の領域を覆わない反射膜を形成する工程と、
前記反射膜を形成した後に前記半導体基板の前記第１及び第２の領域に電磁波を照射する工程とを備え、
前記電磁波は前記反射膜により反射されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記反射膜を形成する前に前記半導体基板の前記第１及び第２の領域に荷電粒子を照射して結晶欠陥を導入する工程を更に備え、
前記電磁波の照射により前記第２の領域の前記結晶欠陥を回復させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の領域をダイオード領域とし、前記第２の領域をＩＧＢＴ領域とすることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の領域を活性領域とし、前記第２の領域を終端領域とすることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記反射膜として電極又は配線用の金属膜を用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記反射膜に複数の穴を形成して前記電磁波の一部を透過させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板の主面に対して斜めに前記電磁波を入射させることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記電磁波を前記半導体基板の内部に集光させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載された半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を照射して半導体基板を局所的に加熱する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）では、スイッチオフ時の残留少数キャリアの消滅を早くして高周波に対応させるために、キャリアのライフタイムを短くする必要がある。ライフタイムを短くする方法の一つとして、電子線、プロトン、ヘリウム等の荷電粒子の照射により半導体基板に結晶欠陥を意図的に導入する方法が広く用いられている。しかし、ＩＧＢＴの全体に結晶欠陥が必要なわけではなく、例えば通電しない終端領域においては、結晶欠陥が耐圧の低下を引き起こすため、局所的に結晶欠陥を導入しない。また、ＩＧＢＴとダイオードを１チップに集積化してモジュールの小型化を実現しているＲＣ−ＩＧＢＴ（逆導通ＩＧＢＴ）においても、ＩＧＢＴ領域はライフタイムを短くしたいが、ダイオード領域は短くしたくない。このため、局所的に結晶欠陥を導入する技術が求められている。
【０００３】
局所的に結晶欠陥を導入する方法として、結晶欠陥が不要な箇所に荷電粒子が照射されないように、レジスト等の遮蔽物を半導体基板上にパターニングした上で照射する方法がある。しかし、半導体基板の表面から数十〜数百μｍの深さまで結晶欠陥を導入する場合、レジスト厚みも数十〜数百μｍ必要となる。従って、露光時に光がレジストを透過しきれず、パターニングが困難である。また、使用するレジストの量も多く、コストが上昇してしまう。
【０００４】
これに対して、荷電粒子を半導体基板に一様に照射しても、半導体基板を局所的に加熱して結晶欠陥を局所的に回復することができる方法が提案されている。例えば、集光したレーザを意図した場所に走査し、集光点以外の温度を上昇させることなく集光点周辺だけを加熱する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、レーザを照射したくない領域の上に予め反射膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これにより一様にレーザ照射しても半導体基板を局所的に加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２５９４３７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、半導体素子を形成する前に反射膜を用いて半導体基板を局所的に加熱する方法しか開示されていなかった。配線又は電極を含む半導体素子を形成した後に半導体基板を局所的に加熱するためには、従来通りレーザ等の電磁波の照射範囲を調整する必要があった。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は半導体素子を形成した後でも電磁波の照射範囲を調整せずに半導体基板を局所的に加熱することができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の第１の領域に配線又は電極を含む半導体素子を形成する工程と、前記第１の領域及び前記半導体素子を覆いつつ前記半導体基板の第２の領域を覆わない反射膜を形成する工程と、前記反射膜を形成した後に前記半導体基板の前記第１及び第２の領域に電磁波を照射する工程とを備え、前記電磁波は前記反射膜により反射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、第１の領域及び半導体素子を覆いつつ第２の領域を覆わない反射膜を形成した後に半導体基板の第１及び第２の領域に電磁波を照射する。これにより、半導体素子を形成した後でも電磁波の照射範囲を調整せずに半導体基板を局所的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、半導体基板１の第１及び第２の領域２，３を含む全面に電子線又はイオンビーム等の荷電粒子を照射して結晶欠陥を導入する。次に、半導体基板１の第１の領域２に配線又は電極を含む半導体素子４を形成する。例えば、半導体素子４は最表面が金で覆われた電極を含み、ＩＧＢＴ、ＰＮダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、又はＳＢＤ等である。
【００１３】
次に、半導体基板１の第１の領域２及び半導体素子４を覆いつつ半導体基板１の第２の領域３を覆わない反射膜５を形成する。反射膜５は、電磁波６の反射率が半導体基板１よりも高い材料からなり、例えばアルミニウム膜である。
【００１４】
次に、半導体基板１の第１及び第２の領域２，３を含む全面に電磁波６を照射する。その後、反射膜５はエッチング等により除去する。電磁波６はランプ、レーザ、マイクロウエーブ等であり、例えば波長８０８ｎｍのレーザである。電磁波６をレンズで集光して半導体基板１上を走査させてもよいし、電磁波６を半導体基板１の全体に照射してもよい。
【００１５】
反射膜５で覆われていない第２の領域３に入射した電磁波６は半導体基板１に吸収されるため、第２の領域３は局所的に加熱される。この電磁波６の照射により第２の領域３の結晶欠陥を回復させる。一方、電磁波６は反射膜５により反射されるため、電磁波６は半導体素子４及び第１の領域２まで到達しない。従って、第１の領域２は加熱されず、第１の領域２の結晶欠陥は回復しない。
【００１６】
以上説明したように、本実施の形態では、第１の領域２及び半導体素子４を覆いつつ第２の領域３を覆わない反射膜５を形成した後に半導体基板１の第１及び第２の領域２，３を含む全面に電磁波を照射する。これにより、半導体素子４を形成した後でも電磁波の照射範囲を調整せずに半導体基板１を局所的に加熱することができる。この結果、第２の領域３の結晶欠陥のみを回復し、第１の領域２の結晶欠陥を回復せずに残すとともに、半導体素子４の配線又は電極の温度上昇を防ぐことができる。
【００１７】
また、ＲＣ−ＩＧＢＴにおいて、ＩＧＢＴ領域はライフタイムを短くしたいが、ダイオード領域は短くしたくない。そこで、第１の領域２をＩＧＢＴ領域とし、第２の領域３をダイオード領域とすることが好ましい。
【００１８】
また、通電しない終端領域では、結晶欠陥が耐圧の低下を引き起こすため、局所的に結晶欠陥を導入したくない。そこで、第１の領域２を活性領域とし、第２の領域３を終端領域とすることが好ましい。
【００１９】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。電極又は配線用の金属膜７の下部が加熱したくない領域と一致する場合、金属膜７の材料として電磁波６の反射率が半導体基板１よりも高いものを用いる。即ち、反射膜として電極又は配線用の金属膜７を用いる。これにより、別途反射膜を成膜する必要が無くなり、別途反射膜の成膜及び除去する必要が無くなり、処理工程数を減らすことが出来る。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。反射膜５に複数の微細な穴８を形成して電磁波６の一部を透過させ、残りを反射させる。この透過した電磁波６が半導体基板１の第１の領域２に吸収され、温度が上昇する。これにより、第１の領域２の結晶欠陥の一部が回復される。穴８の密度、即ち反射膜５の面積と穴８の面積の比を変えることで電磁波６の透過量が変わるため、温度上昇量を制御することができる。その他の構成及び効果は実施の形態１又は２と同様である。
【００２１】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。半導体基板の主面に対して斜めに電磁波を入射させる。従って、半導体基板１の主面に垂直な方向と電磁波６の入射方向の成す角度は０度より大きくなる。これにより、反射膜５の直下にも電磁波が入射するため、深さ方向の温度分布を変えることができる。その他の構成及び効果は実施の形態１〜３と同様である。
【００２２】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。電磁波６を半導体基板１の内部に集光させる。これにより、半導体基板１の表面の温度を上昇させずに半導体基板１の内部の温度を上昇させることができる。従って、半導体基板１の面内方向だけでなく深さ方向にも局所的な加熱が可能となる。また、反射膜５の表面では電磁波が集光せず、反射膜５の表面における集光する電磁波６のエネルギー密度が低下し、反射膜５の温度上昇を抑制できるため、反射膜５の熱変形と拡散を抑制することができる。その他の構成及び効果は実施の形態１〜４と同様である。
【００２３】
なお、半導体基板１は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体装置は、耐電圧性や許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された半導体装置を用いることで、この半導体装置を組み込んだ半導体モジュールも小型化・高集積化できる。また、半導体装置の耐熱性が高いため、ヒートシンクの放熱フィンを小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体モジュールを更に小型化できる。また、半導体装置の電力損失が低く高効率であるため、半導体モジュールを高効率化できる。
【符号の説明】
【００２４】
１  半導体基板、２  第１の領域、３  第２の領域、４  半導体素子、５  反射膜、６  電磁波、７  金属膜、８  穴
【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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