(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  半導体装置の製造方法であって、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。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
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、
製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２７１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】レーザの照射経路を示す平面図。
【図２】半導体ウエハの断面図。
【図３】第１工程のレーザスポット内のエネルギー分布を示す図。
【図４】第１工程のレーザスポットの軌跡を示す図。
【図５】第２工程のレーザスポット内のエネルギー分布を示す図。
【図６】第２工程のレーザスポットの軌跡を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【符号の説明】
【００２０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019125748.tif 000006
【図５】
2019125748.tif 000007
【図６】
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