(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素である結晶からなる半導体基板の第１主面上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第１主面とは反対の第２主面側に格子欠陥を生じさせる工程と、
前記格子欠陥を生じさせる工程の後に、前記結晶が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である吸収端波長より長い波長のレーザ光を前記半導体基板の前記第２主面に照射することにより、前記半導体基板からシリコンを蒸発させて、前記第２主面表面側にグラファイトの導電層を形成する工程と、
前記グラファイトの導電層を形成する工程の後に、前記半導体基板の前記第２主面に電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記格子欠陥は、積層欠陥であ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】
前記格子欠陥を生じさせる工程は、前記半導体基板の前記第２主面に局所的に力を加える工程であ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】
前記格子欠陥を生じさせる工程は、前記半導体基板の前記第２主面を研削する工程であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記格子欠陥を生じさせる工程は、前記半導体基板の前記第２主面をスパッタする工程であ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６】
前記照射する工程は、一平方センチメートルあたり０．２Ｊ以上のエネルギーのレーザ光を照射する工程であ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７】
前記半導体基板の第２主面における前記レーザ光の形状は、円状または線状であ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８】
前記レーザ光は、アルゴンイオンレーザから出射されたレーザ光であ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９】
前記レーザ光は、ＹＡＧレーザ、又は、ＳＨＧグリーンレーザから出射されたレーザ光であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワイドバンドギャップ半導体基板に対してオーミック接触を得ることができる半導体装置の製造方法が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、ｎ＋型ＳｉＣ層の露出面の状態を荒らす工程と、荒らされたｎ＋型ＳｉＣ層１の露出面に電極を形成する工程とを有し、荒らす工程が露出面に対する研磨処理又はレーザ照射であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４１２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の半導体装置の製造方法では、例えば、４Ｈの結晶構造を有するＳｉＣ基板に対してレーザを照射する場合、ＳｉＣ基板の吸収端波長が約３８０ｎｍであり、３８０ｎｍより短い波長のレーザ光を照射する必要があった。【０００６】
ここで、ＳｉＣ基板の吸収端波長とは、ＳｉＣ基板が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である。３８０ｎｍより短い波長のレーザ光を出射するレーザには、ヘリウムカドニウムレーザ（Ｈｅ−Ｃｄレーザ：波長３２５ｎｍ）または窒素レーザ（Ｎ２レーザ：波長３５０ｎｍ）などがある。【０００７】
そして、オーミック接触を得るためには、これらのレーザを高い出力パワーで使用する必要があるが、３８０ｎｍより短い波長で高い出力パワーのレーザは価格が高い。そのため、このようなレーザを使って半導体装置を製造すると、半導体装置の製造コストが高くなるという問題がある。【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減しつつ半導体基板に対してオーミック接触を得ることを可能とする半導体装置の製造方法及び半導体装置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】
本発明の一態様に係る実施形態に従った半導体装置の製造方法は、
ワイドバンドギャップを有する結晶からなる半導体基板の第１主面上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第１主面とは反対の第２主面側に格子欠陥を生じさせる工程と、
前記格子欠陥を生じさせる工程の後に、前記結晶が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である吸収端波長より長い波長のレーザ光を前記半導体基板の前記第２主面に照射する工程と、
前記照射する工程の後に、前記半導体基板の前記第２主面に電極を形成する工程と、
を有する。【００１０】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記格子欠陥は、積層欠陥である。【００１１】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記格子欠陥を生じさせる工程は、前記半導体基板の前記第２主面に局所的に力を加える工程である。【００１２】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記格子欠陥を生じさせる工程は、前記半導体基板の前記第２主面を研削する工程である。【００１３】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記格子欠陥を生じさせる工程は、前記半導体基板の前記第２主面をスパッタする工程である。【００１４】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記照射する工程は、一平方センチメートルあたり０．２Ｊ以上のエネルギーのレーザ光を照射する工程である。【００１５】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の第２主面における前記レーザ光の形状は、円状または線状である。【００１６】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記レーザ光は、アルゴンイオンレーザから出射されたレーザ光である。【００１７】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記レーザ光は、ＹＡＧレーザ、又は、ＳＨＧグリーンレーザから出射されたレーザ光である。【００１８】
本発明の一態様は、前記半導体装置の製造方法において、
前記結晶は、炭化ケイ素または窒化ガリウムである。【００１９】
本発明の一態様に係る実施形態に従った半導体装置は、
ワイドバンドギャップを有する結晶からなる半導体基板と、
前記半導体基板の第１主面上に形成された半導体層と、
前記半導体基板の前記第１主面とは反対の第２主面上に形成された電極と、
を備え、
前記半導体基板は、前記半導体基板の前記第２主面側に格子欠陥が形成された後に、前記結晶が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である吸収端波長より長い波長のレーザ光が前記半導体基板の前記第２主面に照射されることで、該半導体基板の前記第２主面側に形成された導電層を有し、
前記電極は、前記レーザ光が照射された後に形成された。【００２０】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ワイドバンドギャップを有する結晶からなる半導体基板の第１主面上に半導体層を形成する工程と、半導体基板の第１主面とは反対の第２主面側に格子欠陥を生じさせる工程と、格子欠陥を生じさせる工程の後に、上記結晶が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である吸収端波長より長い波長のレーザ光を上記半導体基板の第２主面に照射する工程と、照射する工程の後に、上記半導体基板の上記第２主面に電極を形成する工程と、を有する。このように、格子欠陥を生じさせることにより、上記結晶の吸収端波長より長い波長のレーザ光が半導体基板の格子欠陥が生じた位置で吸収されるようになる。そしてレーザ光が、格子欠陥が生じた位置で吸収されることにより、半導体基板を構成する一部の元素が蒸発し、半導体基板の第２主面側に導電層が形成される。【００２１】
このように導電層が形成された後に、その半導体基板の第２主面に電極が形成されることで、上記半導体基板と電極が良好なオーミック接触を得ることができる。【００２２】
また、導電層を形成する際に用いられる吸収端波長より長い波長のレーザは安価であるので、半導体装置の製造コストを低減することができる。【００２３】
したがって、本発明の半導体装置の製造方法は、製造コストを低減しつつ半導体基板に対してオーミック接触を得ることができる。【００２４】
更に、半導体層が形成された半導体基板の第１主面とは反対の第２主面の表面側に格子欠陥を生じさせた後に、吸収端波長より長い波長のレーザ光を照射する。これにより照射されたレーザ光が格子欠陥でレーザ光が吸収され、半導体層へレーザ光が到達しないので、レーザ光によって半導体層が壊れることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一態様である実施形態に係る半導体装置１０の模式断面図である。
【図２】図２は、半導体装置１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一態様である実施形態に係る半導体装置１０の第１の製造工程を示す模式断面図である。
【図４】図４は、本発明の一態様である実施形態に係る半導体装置１０の第２の製造工程を示す模式断面図である。
【図５】図５は、本発明の一態様である実施形態に係る半導体装置１０の第３の製造工程を示す模式断面図である。
【図６】図６は、本発明の一態様である実施形態に係る半導体装置１０の第４の製造工程を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態ではワイドバンドギャップ半導体基板を含むデバイスの一例としてショットキーダイオードを用いて説明する。ここで、ワイドバンドギャップとは、少なくともシリコンのバンドギャップ１．１２ｅＶよりも大きいバンドギャップである。ワイドバンドギャップ半導体基板には例えば、III−Ｖ族半導体からなる基板があり、III−Ｖ族半導体には、ＳｉＣ及びＧａＮなどがある。本実施形態ではワイドバンドギャップ半導体基板の一例として、ＳｉＣ基板を用いて説明する。
【００２７】
図１のｘｚ座標系において、ｚ軸の正側がアノード側で、ｚ軸の負側がカソード側である。本発明の一態様である実施形態に係る半導体装置１０は、図１に示すようにＳｉＣ基板１と、そのＳｉＣ基板１のアノード側の表面（第１主面）上に形成されたｎ型ＳｉＣ半導体層２を備える。このｎ型ＳｉＣ半導体層２のアノード側の表面には、第１主面に垂直な方向（ｚ軸方向）を中心軸とするリング状のｐ型ＳｉＣ層５が形成されている。
【００２８】
半導体装置１０は更に、ｎ型ＳｉＣ半導体層２のｐ型ＳｉＣ層５で囲まれたアノード側の表面上、及びｐ型ＳｉＣ層５のアノード側の表面の一部上に形成されたショットキー電極６を備える。半導体装置１０は更に、ショットキー電極６のアノード側に形成された引出し電極７を備える。
【００２９】
半導体装置１０は更に、ｐ型ＳｉＣ層５の外周の表面を含むｎ型ＳｉＣ半導体層２の表面上に、ショットキー電極６及び引出し電極７の側面および表面の外周を覆うように、ｎ型ＳｉＣ半導体層２のアノード側の面に垂直な方向を中心軸としてリング形状に形成された絶縁物８を備える。
【００３０】
半導体装置１０は更に、ＳｉＣ基板１のカソード側の表面（第２主面）に形成された電極９を備える。ここで、上記第２主面は、第１主面とは反対のＳｉＣ基板１の面である。
【００３１】
なお、既述のＳｉＣ基板１は、ワイドバンドギャップを有するＳｉＣ結晶からなる半導体基板である。このＳｉＣ基板１は、第２主面側に格子欠陥が形成された後に、上記結晶が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である吸収端波長より長い波長のレーザ光が上記第２主面に照射されることで、上記第２主面側に形成された導電層を有する半導体基板である。
【００３２】
このＳｉＣ基板１は、例えば、高濃度に不純物を含んだｎ型の低抵抗の特性を有する。
【００３３】
また、ｎ型ＳｉＣ半導体層２は、例えば低濃度に不純物を含むｎ型の高抵抗の特性を有する。そして、ｎ型ＳｉＣ半導体層２は、例えば、予め決められた耐圧を確保するのに必要な不純物濃度と厚さとを有する。
【００３４】
図１の断面図では、ｐ型ＳｉＣ層５の断面として二つに分かれて示されているが、一体に形成される。ｐ型ＳｉＣ層５は、例えばアルミニウム（Ａｌ）又はホウ素（Ｂ）をイオン注入した後、１５００℃以上に活性化して形成される。
【００３５】
また、ショットキー電極６は、例えば、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）またはニッケル（Ｎｉ）などのいずれかまたはそれらの合金からなる。
【００３６】
また、引出し電極７は、ショットキー接続が取れる材料であればその材料は何でもよい。引出し電極７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）などのいずれかまたはそれらの合金からなる。
【００３７】
また、絶縁物８は、図１の断面図では、絶縁物８の断面として二つに分かれて示されているが、一体に形成される。この絶縁物８は例えば、酸化珪素、窒化珪素又はポリイミドなどからなる。
【００３８】
これらのｎ型ＳｉＣ半導体層２、ｐ型ＳｉＣ層５、ショットキー電極６、引出し電極７及び絶縁物８は、ＳｉＣ基板１を含むデバイス（ショットキーダイオード）をなしている。
【００３９】
次に、以上のような構成を有する本実施形態の半導体装置１０の製造方法について図２〜図６を参照して説明する
図２のフローチャートに示すようにまず、ワイドバンドギャップを有する結晶からなる半導体基板上に半導体層を形成する。本実施形態では一例として、ＳｉＣ基板１の第１主面上にｎ型ＳｉＣ半導体層２を例えばエピタキシャル法で形成する（ステップＳ１０１）。
【００４０】
次に、ｎ型ＳｉＣ半導体層２の表面側にｐ型ＳｉＣ層５、ショットキー電極６、引出し電極７及び絶縁物８を形成する（ステップＳ１０２）。
【００４１】
次に、ＳｉＣ基板１の第２主面側に格子欠陥を形成する。この格子欠陥には点欠陥、線欠陥及び面欠陥があり、面欠陥には積層欠陥がある。この格子欠陥は、例えば、ＳｉＣ基板１の上記第２主面に局所的に力を加えることにより形成される。本実施形態では一例として、格子欠陥は、ＳｉＣ基板１の第２主面を研削することにより形成される。研削後の第２主面の表面粗さは、好ましくは５ｎｍ以上である。これにより、図４の半導体装置１０の模式断面図に示すように、ＳｉＣ基板１の第２主面に格子欠陥が形成される。なお、格子欠陥は点欠陥または線欠陥であってもよい。
【００４２】
ここで本実施形態では一例としてＳｉＣ結晶の結晶構造は４Ｈであり、吸収端波長は約３８０ｎｍである。この格子欠陥が形成された箇所では、吸収波長帯域が長波長側にシフトされることにより、結晶構造が４ＨのＳｉＣ結晶の吸収端波長（ここでは一例として約３８０ｎｍ）より長い波長のレーザ光が吸収される。なお、格子欠陥は、ＳｉＣ基板１の上記第２主面をスパッタすることにより、形成されてもよい。
【００４３】
次に、図５に示すように、ＳｉＣ結晶の吸収端波長より長い波長のレーザ光ＬをＳｉＣ基板１の第２主面に照射する（ステップＳ１０４）。既述のように本実施形態では一例として、ＳｉＣ結晶の結晶構造は４Ｈであるので、その吸収端波長３８０ｎｍより長い波長のレーザから出射されたレーザ光をＳｉＣ基板１の第２主面に照射する。吸収端波長３８０ｎｍより長い波長のレーザには、例えば、グリーンレーザ（波長は約５３２ｎｍ）、波長４８８．０ｎｍのアルゴンイオンレーザ、波長５１４．５ｎｍのアルゴンイオンレーザ、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ、また、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）グリーンレーザなどがある。レーザ照射の際、一平方センチメートルあたり０．２Ｊ以上のエネルギーのレーザ光が上記第２主面に照射されることが好ましい。
【００４４】
また、本実施形態では一例としてレーザ光の照射面形状は円状であり、断面の長径は５０μｍであり、レーザ光の照射位置を５０μｍずらす毎にレーザ光を第２主面に照射する。ここで円状とは、真円だけでなく楕円も含む。これにより、ＳｉＣ基板１の第２主面全体にレーザ光が照射される。
【００４５】
ＳｉＣ基板１の第２主面に照射されたレーザ光が、格子欠陥が生じた位置で吸収されることで、ＳｉＣ基板１を構成するＳｉＣ結晶に含まれるシリコンが蒸発し、ＳｉＣ基板１の第２主面の表面側にグラファイトの導電層が形成される。
【００４６】
なお、本実施形態では、一例として、第２の主面におけるレーザ光の照射面形状は円状であるとした。しかし、これに限らず、レーザ光の照射面形状は線状であってもよい。また、ＳｉＣ結晶の結晶構造は、４Ｈに限らず、６Ｈであってもよい。
【００４７】
次に、ＳｉＣ基板１の第２主面に電極９を形成する。これにより、図６の半導体装置１０の模式断面図に示すように、ＳｉＣ基板１の第２主面に電極９が形成される（ステップＳ１０５）。
【００４８】
以上のように、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ワイドバンドギャップを有する結晶からなる半導体基板の第１主面上に半導体層を形成する工程と、半導体基板の第１主面とは反対の第２主面側に格子欠陥を生じさせる工程と、格子欠陥を生じさせる工程の後に、上記結晶が吸収する最も低いエネルギーの光の波長である吸収端波長より長い波長のレーザ光を上記半導体基板の第２主面に照射する工程と、照射する工程の後に、上記半導体基板の上記第２主面に電極を形成する工程と、を有する。
【００４９】
このように、格子欠陥を生じさせることにより、上記結晶の吸収端波長より長い波長のレーザ光が半導体基板の格子欠陥が生じた位置で吸収されるようになる。そしてレーザ光が、格子欠陥が生じた位置で吸収されることにより、半導体基板を構成する一部の元素が蒸発し、半導体基板の第２主面側に導電層が形成される。本実施形態のように、ワイドバンドギャップを有する結晶が炭化ケイ素（ＳｉＣ）の場合、上記吸収端波長より長い波長のレーザ光が、格子欠陥が生じたところで吸収されることで、シリコンが蒸発し、半導体基板の第２主面の表面側にグラファイトの導電層が形成される。
【００５０】
このように導電層が形成された後に、その半導体基板の第２主面上に電極が形成されることで、上記半導体基板と電極が良好なオーミック接触を得ることができる。また、導電層を形成する際に用いられる吸収端波長より長い波長のレーザ（例えば、波長４８８．０ｎｍまたは波長５１４．５ｎｍのアルゴンイオンレーザ、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザなど）、又は、ＳＨＧグリーンレーザは、３８０ｎｍより短い波長のレーザ（例えば、ヘリウムカドニウムレーザまたは窒素レーザ）よりも安価である。そのため、このレーザを使って半導体装置を製造することにより半導体装置の製造コストを低減することができる。したがって、本発明の半導体装置の製造方法は、製造コストを低減しつつ半導体基板に対してオーミック接触を得ることができる。
【００５１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の第１主面とは反対の第２主面側に格子欠陥を生じさせた後に、吸収端波長より長い波長のレーザ光を第２主面に照射する工程を有する。これにより、格子欠陥でレーザ光が吸収され、半導体層へレーザ光が到達しないので、レーザ光によって半導体層が壊れることを防ぐことができる。
【００５２】
なお、また、本実施形態ではデバイスの一例としてショットキーダイオードを例に説明したが、これに限らず、各種ダイオードに適用可能である。またダイオード以外にも、電界効果トランジスタ(例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）)またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に適用可能である。
【００５３】
なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。
【符号の説明】
【００５４】
１  ＳｉＣ基板
２  ｎ型ＳｉＣ半導体層
５、５−１、５−２  ｐ型ＳｉＣ層
６  ショットキー電極
７  引出し電極
８、８−１、８−２  絶縁物
９  電極
１０  半導体装置
【図１】
0005802333.tif 000002
【図２】
0005802333.tif 000003
【図３】
0005802333.tif 000004
【図４】
0005802333.tif 000005
【図５】
0005802333.tif 000006
【図６】
0005802333.tif 000007