(57)【要約】【課題】レーザアニールによってオーミック電極を形成する際に、炭素の発生を抑制する。【解決手段】炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板を準備する工程（Ｓ１０１）と、該炭化珪素基板上に、ニッケル、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素と、シリコンとを含む金属層を形成する工程（Ｓ１０２）と、該金属層を第１の温度に加熱する第１の熱処理工程（Ｓ１０３）と、該金属層の温度が該第１の温度よりも高い第２の温度に達するレーザアニールによって、該炭化珪素基板と該金属層とをオーミック接合させる第２の熱処理工程（Ｓ１０４）と、を備える。【選択図】図１
2016046309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板上に、ニッケル、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素と、シリコンとを含む金属層を形成する工程と、
前記金属層を第１の温度に加熱する第１の熱処理工程と、
前記金属層の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度に達するレーザアニールによって、前記炭化珪素基板と前記金属層とをオーミック接合させる第２の熱処理工程と、を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の温度は、前記金属元素とシリコンとが反応する温度以上であり、かつ前記金属元素と炭化珪素とが反応する温度未満である、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】
前記第１の熱処理工程において、前記金属層はレーザアニールによって前記第１の温度に加熱される、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の温度は、３００℃以上８００℃以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属元素は、ニッケルであり、
前記第１の温度は、３００℃以上４５０℃以下である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素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、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）半導体装置のオーミック電極として、ニッケル（Ｎｉ）とシリコン（Ｓｉ）と含む電極が知られている〔たとえば、国際公開２００４／０７０８０４号（特許文献１）、特開平７−９９１６９号公報（特許文献２）を参照〕。またランプアニールに代わるオーミック化アニールとして、レーザアニールが使用され始めている〔たとえば特開２０１２−９９５９８号公報（特許文献３）を参照〕。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００４／０７０８０４号
【特許文献２】特開平７−９９１６９号公報
【特許文献３】特開２０１２−９９５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ｎ型の導電型を有するＳｉＣ半導体との間で、特に低い接触抵抗を実現できる電極材料としてＮｉが知られている。ただし、Ｎｉ単体からなるオーミック電極には次のような課題がある。すなわち熱処理によってＮｉとＳｉＣとをオーミック接合させる際、下記反応式（１）：
ＳｉＣ＋Ｎｉ→ＮｉxＳｉy＋Ｃ  ・・・（１）
に従う反応が進行して、ニッケルシリサイド（ＮｉxＳｉy）が生成される一方で、大量の遊離炭素（Ｃ）が発生し、半導体装置の信頼性が損なわれる場合がある。
【０００５】
こうした課題に対応すべく特許文献１〜特許文献３では、ＮｉにＳｉを混合したオーミック電極が提案されている。これらの文献によれば、ＮｉにＳｉを混合しておくことにより、アニール時に予め下記反応式（２）：
Ｓｉ＋Ｎｉ→ＮｉxＳｉy  ・・・（２）
に従う反応が、上記反応式（１）に従う反応に先行して生起し、未反応のＮｉ量が減少することから、上記反応式（１）に由来する遊離炭素の発生を抑制できるとされている。
【０００６】
ここで上記の如き遊離炭素の抑制は、上記反応式（２）と上記反応式（１）とが段階的に進行するからこそ可能となる。従来、オーミック化アニールに用いられているランプアニール炉の昇温速度はおよそ１０℃／ｓ程度であり、ＮｉとＳｉＣとのオーミック化に必要な加熱は、１０００℃、数分（たとえば２分）である。また上記反応式（２）の反応は３００℃付近から生起し、上記反応式（１）の反応は８５０℃付近から生起する。したがってランプアニールによってオーミック化を行う場合には、少なくとも１分程度〔（８５０℃−３００℃）÷（１０℃／ｓ）＝５５ｓ〕は、上記反応式（２）のみが進行する時間を確保することができる。すなわちランプアニールによれば、上記反応式（２）と上記反応式（１）とを段階的に進行させることができる。
【０００７】
ところで特許文献３では、ランプアニールに代わるオーミック化アニールとして、レーザアニールが開示されている。レーザアニールは、アニール時間が短時間であり、かつ熱の及ぶ範囲が局所的であるという特徴を有している。したがって、たとえば裏面研削後に反りやすくなったウエハにおいてオーミック化アニールを行う場合、あるいはウエハの一方の面（おもて面）にアルミニウム（Ａｌ）等の比較的熱に弱い素材を含む電極が形成された後に、もう一方の面（裏面）においてオーミック化アニールを行う場合に、特に有用である。
【０００８】
また特許文献３によれば、オーミック化アニールをレーザアニールとすることにより、ランプアニールに比してアニール時間を短くできることから、上記反応式（１）によって発生した炭素がオーミック電極中に拡散することを抑制できるとされている。
【０００９】
しかしながら、レーザアニールによるオーミック化アニールには次の点で改善の余地が残されている。すなわちレーザアニールの加熱時間は、およそ４０ｎｓ〜１０ｍｓ程度と非常に短く、一瞬で反応場が１０００℃に達することから、前述のようにＮｉにＳｉを混合したとしても、上記反応式（１）と上記反応式（２）とが同時に生起することとなり、それにより遊離炭素の発生を抑制することが困難となる。さらに発生した遊離炭素が拡散せずにＳｉＣとオーミック電極との界面に留まることから、所望の接触抵抗が得られないこともある。
【００１０】
それゆえ、レーザアニールによってオーミック電極を形成する際に、炭素の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板を準備する工程と、該炭化珪素基板上に、ニッケル、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素と、シリコンとを含む金属層を形成する工程と、該金属層を第１の温度に加熱する第１の熱処理工程と、該金属層の温度が該第１の温度よりも高い第２の温度に達するレーザアニールによって、該炭化珪素基板と該金属層とをオーミック接合させる第２の熱処理工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
上記によれば、レーザアニールによってオーミック電極を形成する際に、炭素の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一態様に係る準備工程を図解する模式的な部分断面図である。
【図３】本発明の一態様に係る金属層形成工程を図解する模式的な部分断面図である。
【図４】本発明の一態様に係る第２の熱処理工程を図解する模式的な部分断面図である。
【図５】本発明の一態様に係る炭化珪素半導体装置の構成の一例を示す模式的な部分断面図である。
【図６】金属層と炭化珪素層との接合界面の一例を示す断面ＳＥＭ像である。
【図７】図６の接合界面を拡大したＨＡＡＤＦ像である。
【図８】図７において炭素の元素マッピングを行った結果を示す図である。
【図９】図７においてニッケルの元素マッピングを行った結果を示す図である。
【図１０】本発明の一態様に係る金属層と炭化珪素層との接合界面の一例を示す断面ＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
【００１５】
本発明の一態様に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、
〔１〕炭化珪素基板１００を準備する工程（Ｓ１０１）と、炭化珪素基板１００上に、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素と、シリコン（Ｓｉ）とを含む金属層１１０を形成する工程（Ｓ１０２）と、金属層１１０を第１の温度に加熱する第１の熱処理工程（Ｓ１０３）と、金属層１１０の温度が第１の温度よりも高い第２の温度に達するレーザアニールによって、炭化珪素基板１００と金属層１１０とをオーミック接合させる第２の熱処理工程（Ｓ１０４）と、を備える。
【００１６】
上記の製造方法では、レーザアニールによるオーミック化を行う前に、オーミック化に必要な温度（第２の温度）よりも低い温度（第１の温度）で、金属層１１０を予熱する。これにより金属元素とＳｉとの反応のみが進行し〔たとえば上記反応式（２）〕、未反応の金属元素の量が減少する。したがってレーザアニールによってオーミック接合を行う際に、金属元素とＳｉＣとの反応〔たとえば上記反応式（１）〕による遊離炭素の発生を抑えることができる。すなわちレーザアニールによるオーミック化を行いつつ、炭素の発生を抑制することができる。
【００１７】
〔２〕第１の温度は、金属元素とシリコンとが反応する温度以上であり、かつ該金属元素と炭化珪素（ＳｉＣ）とが反応する温度未満であることが好ましい。
【００１８】
このように第１の温度および第２の温度の範囲を規制することにより、遊離炭素の発生抑制をいっそう確実なものとすることができる。
【００１９】
〔３〕第１の熱処理工程（Ｓ１０３）において、金属層１１０はレーザアニールによって第１の温度に加熱されることが好ましい。
【００２０】
第１の熱処理工程（Ｓ１０３）および第２の熱処理工程（Ｓ１０４）がともにレーザアニールによって実行されることにより、プロセスが簡略化されるからである。
【００２１】
〔４〕第１の温度は、３００℃以上８００℃以下であることが好ましい。このように第１の温度を規制することにより、金属元素とＳｉとの反応を確実に生起させ、金属元素とＳｉＣとの反応による遊離炭素の発生を抑制することができる。
【００２２】
〔５〕金属元素はニッケルであり、第１の温度は３００℃以上４５０℃以下であることが好ましい。
【００２３】
金属元素がＮｉであり、かつ第１の温度が３００℃以上４５０℃以下の温度であれば、上記反応式（２）に従う反応を確実に生起させることができる。また第１の温度が４５０℃以下であることにより、たとえば炭化珪素基板１００において、金属層１１０が形成された主面（第２の主面Ｐ２）の反対側に位置する主面（第１の主面Ｐ１）に、比較的熱に弱い素材（たとえばＡｌ）の電極等が別途形成されていたとしても、こうした電極等へのダメージが軽減される。
【００２４】
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の一実施形態（以下「本実施形態」とも記す。）について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
図１は本実施形態の製造方法の概略を示すフローチャートである。図１を参照して当該製造方法は、準備工程（Ｓ１０１）と、金属層形成工程（Ｓ１０２）と、第１の熱処理工程（Ｓ１０３）と、第２の熱処理工程（Ｓ１０４）と、を備える。以下、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例にとって本実施形態を説明する。
【００２６】
〔炭化珪素半導体装置〕
先ず本実施形態によって製造される炭化珪素（ＳｉＣ）半導体装置について説明する。図５は、ＳｉＣ半導体装置１０１の構成の一例を示す模式的な断面図である。ＳｉＣ半導体装置１０１はプレーナ構造を有する縦型ＭＯＳＦＥＴである。ＳｉＣ半導体装置１０１は、第１の主面Ｐ１と第１の主面Ｐ１の反対側に位置する第２の主面Ｐ２とを有するＳｉＣ基板１００を備えている。ＳｉＣ基板１００は、ＳｉＣ層１１とエピタキシャル層１２とを含む。ＳｉＣ層１１およびエピタキシャル層１２は、たとえばｎ型の導電型を有する。
【００２７】
エピタキシャル層１２は、ＳｉＣ層１１上にエピタキシャル成長させられた半導体層であり、各種不純物領域（ボディ領域１３、ｎ＋領域１４、コンタクト領域１８）を有している。エピタキシャル層１２上には、ゲート絶縁膜１５、ゲート電極１７、ソース電極１６および表面側パッド電極１９が形成されている。表面側パッド電極１９は、たとえばＡｌから構成される。
【００２８】
第２の主面Ｐ２（裏面）には、第２の主面Ｐ２とオーミック接合させられた金属層１１０（オーミック電極）が形成されている。ＳｉＣ半導体装置１０１において金属層１１０は、ドレイン電極として機能している。以下、金属層１１０の形成方法を中心に本実施形態を説明する。
【００２９】
〔準備工程（Ｓ１０１）〕
図２は、準備工程（Ｓ１０１）を図解する模式的な部分断面図である。準備工程（Ｓ１０１）では、ＳｉＣ基板１００が準備される。前述したようにＳｉＣ基板１００は、第２の主面Ｐ２を含んでいる。ここで第２の主面Ｐ２は、後に金属層１１０が形成されるべき主面である。この工程では、第１の主面Ｐ１側において前述した各種不純物領域、電極等の形成が行われてもよい。
【００３０】
この工程では、ＳｉＣ基板１００を第２の主面Ｐ２側から研削して、その厚さを薄くしてもよい。すなわちこの工程では、いわゆる裏面研削を行ってもよい。ＳｉＣ基板１００を研削して薄くすることにより、基板の厚さに由来する抵抗成分を削減することができるからである。研削には、一般的な研削装置（グラインダ）を使用すればよい。
【００３１】
ここで第２の主面Ｐ２をグラインダ等で機械的に研削すると、第２の主面Ｐ２から一定の深さに亘って結晶構造が変質したダメージ層（「加工変質層」ともいう。）が生成される。このダメージ層はＳｉＣ（母材）と物性が異なり、母材よりも金属層１１０とオーミック接合し難い層である。そのため、こうしたダメージ層はエッチングによって除去することが望ましい。ダメージ層は、たとえば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のドライエッチングによって除去され得る。
【００３２】
〔金属層形成工程（Ｓ１０２）〕
図３は、金属層形成工程（Ｓ１０２）を図解する模式的な部分断面図である。金属層形成工程（Ｓ１０２）では、オーミック電極となるべき金属層１１０が形成される。金属層１１０は、たとえばスパッタリング法あるいは真空蒸着法等により、第２の主面Ｐ２上に形成される。金属層１１０の厚さは、たとえば５０〜１５０ｎｍ程度である。
【００３３】
金属層１１０は、Ｎｉ、Ｔｉ、ＷおよびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素と、Ｓｉとを含む。金属層１１０はこれらの元素を含む限り、その他の元素を含んでいても差し支えない。たとえば金属層１１０は、その形成時に不可避的に混入する不純物を含んでいても構わない。
【００３４】
〔第１の熱処理工程（Ｓ１０３）〕
第１の熱処理工程（Ｓ１０３）では、金属層１１０が第１の温度に加熱される。このとき加熱雰囲気は、不活性ガス（たとえばアルゴン）雰囲気が望ましい。加熱手段には、たとえばランプアニール、レーザアニール等を用いることができる。ここで後述する第２の熱処理工程（Ｓ１０４）と合わせて、レーザアニールを用いるとプロセスを簡略化できるとともに、処理時間を短縮することができる。
【００３５】
第１の温度は、オーミック化アニールの際の温度（後述する第２の温度）よりも低く設定される。また第１の温度は、金属元素（Ｎｉ、Ｔｉ、ＷおよびＭｏ）とＳｉＣとの反応が開始される温度未満（概ね８５０℃未満）であることが好ましい。遊離炭素の発生を抑えつつ、金属元素とＳｉとの反応を進行させるためである。第１の温度は、好ましくは８００℃以下である。
【００３６】
本実施形態において金属層１１０に含まれる金属元素（Ｎｉ、Ｔｉ、ＷおよびＭｏ）は、概ね３００℃以上の温度でＳｉと反応して金属間化合物（シリサイド）を形成することができる。よって第１の温度は、好ましくは３００℃以上に設定される。さらに第１の温度は、より好ましくは各金属元素とＳｉとの反応温度に合わせて設定される。たとえばＮｉおよびＴｉと、Ｓｉとの反応温度（シリサイド化温度）は次のとおりである
Ｎｉ＋Ｓｉ→ＮｉxＳｉy：３５０℃以上
Ｔｉ＋Ｓｉ→ＴｉxＳｉy：４００℃以上
ここで上記各反応式において、たとえば「ＮｉxＳｉy」等の組成式には、従来公知のあらゆる原子比の組成が含まれるものとする。すなわち、たとえば「ＮｉxＳｉy」には、「ＮｉＳｉ」、「Ｎｉ2Ｓｉ」および「ＮｉＳｉ2」等が含まれるものとする。こうしたシリサイドが形成されることにより、オーミック化アニールの際に、ＳｉＣと反応し得る金属元素の量が減少し、遊離炭素の発生を抑制することができる。
【００３７】
さらに第１の主面Ｐ１側に形成された素子構造、特に表面側パッド電極１９（たとえばＡｌ電極）の耐熱性を考慮すると、第１の温度は４５０℃以下が望ましい。よって上記のシリサイド化温度を考慮すると、本実施形態の金属元素としては、Ｎｉが好ましいといえる。またＮｉ、Ｔｉ、ＷおよびＭｏの中で、Ｎｉは単体で炭素化合物を形成しないことから、金属層１１０がＮｉを含む場合、遊離炭素の発生量が多くなりやすい。よって本実施形態は、金属層１１０がＮｉを含む場合に特に有効であるといえる。
【００３８】
金属層１１０がＮｉとＳｉとを含む場合、Ｎｉの原子数は、ＮｉおよびＳｉの原子数の総数のうち７０％以上を占めることが好ましい。こうした組成の金属層１１０では、特に低い電気抵抗が実現できるからである。またこのときＮｉの原子数が占める割合は９０％以下が望ましい。レーザアニール時に遊離炭素の拡散を抑制するためである。こうした原子数濃度は、たとえば、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等によって測定することができる。
【００３９】
ここでランプアニール炉によって、金属層１１０の温度を３００℃以上８００℃以下（より好ましくは３００℃以上４５０℃以下）に加熱する場合、熱処理時間は、たとえば３０秒以上２分以下程度が好ましい。
【００４０】
またレーザアニールによって、金属層１１０の温度を３００℃以上８００℃以下（より好ましくは３００℃以上４５０℃以下）に加熱する場合、レーザ照射強度は、たとえば０．２Ｊ／ｃｍ2以上０．５Ｊ／ｃｍ2未満程度が好ましい。ここで本明細書における「レーザ照射強度」とは、レーザ出力がピーク値の１／ｅ倍（「ｅ」はネイピア数を示す。）の値となるまでの範囲をレーザの照射範囲と定義し、その照射範囲の中にレーザのエネルギーが１００％含まれるものと仮定した際のエネルギー密度を示すものとする。
【００４１】
〔第２の熱処理工程（Ｓ１０４）〕
図４は、第２の熱処理工程（Ｓ１０４）を図解する模式的な部分断面図である。第２の熱処理工程（Ｓ１０４）では、金属層１１０に所定の照射強度を有するレーザＬが照射され、金属層１１０の温度が第１の温度よりも高い第２の温度に達して、ＳｉＣ基板１００と金属層１１０とがオーミック接合させられる。
【００４２】
本実施形態では、第１の熱処理工程（Ｓ１０３）において金属元素とＳｉとの反応が進行していることから、第２の熱処理工程（Ｓ１０４）においてＳｉＣと反応し得る金属元素の量が減少している。したがってレーザアニールによるオーミック化を行っても、遊離炭素の発生が抑えられる。
【００４３】
第２の温度は、たとえば８００℃超１２００℃以下程度である。このときレーザ照射強度は、好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ2以上２．４Ｊ／ｃｍ2以下であり、より好ましくは１．０Ｊ／ｃｍ2以上２．４Ｊ／ｃｍ2以下であり、特に好ましくは１．５Ｊ／ｃｍ2以上２．４Ｊ／ｃｍ2以下である。これにより金属層１１０とＳｉＣ基板１００とを確実にオーミック接合させつつ、レーザによる各部へのダメージを軽減することができる。
【００４４】
ここでレーザの波長は、ＳｉＣのバンドギャップに対応する波長（たとえば３８６ｎｍ以下）とすることが望ましい。これによりＳｉＣ基板１００の表面においてレーザが吸収されやすくなり、エネルギー効率が向上するからである。こうした波長を有するレーザとしては、たとえばＹＡＧレーザあるいはＹＶＯ4レーザの第３高調波である波長３５５ｎｍのレーザを用いることができる。またレーザのパルス幅は、たとえば１０ｎｓ以上１０μｓ以下であり、好ましくは５０ｎｓ以上１μｓ以下である。これにより実用的なパルス幅を用いつつ、短い時間でアニールを実施することができるからである。
【００４５】
以上のように、準備工程（Ｓ１０１）〜第２の熱処理工程（Ｓ１０４）を順次実行することにより、炭素の発生を抑制しつつ、レーザアニールによってオーミック電極を形成することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を用いて本実施形態をより詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００４７】
〔比較例〕
ｎ型の導電型を有し、さらに第１の主面Ｐ１と、第１の主面Ｐ１の反対側に位置する第２の主面Ｐ２とを有するＳｉＣ基板１００を準備した。第１の主面Ｐ１側に素子構造を形成した後、スパッタリング法によって、ＮｉとＳｉとを含む金属層１１０を第２の主面Ｐ２上に形成した。このとき金属層１１０の厚さは１００ｎｍとし、ＮｉとＳｉとの原子比はＮｉ：Ｓｉ＝７０：３０となるように調整した。
【００４８】
次にレーザアニールによって金属層１１０とＳｉＣ基板１００とをオーミック接合させた。このときのレーザ照射強度は２．０Ｊ／ｃｍ2であり、金属層１１０は１０００℃程度まで加熱されていた。こうして比較例に係るＭＯＳＦＥＴを得た。
【００４９】
図６は、比較例に係るＭＯＳＦＥＴの金属層１１０とＳｉＣ基板１００との接合界面を示す断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像である。図６より、比較例に係るＭＯＳＦＥＴでは、金属層１１０とＳｉＣ基板１００との接合界面ＩＦに、金属層１１０ともＳｉＣ基板１００とも素材の異なる黒い部分が存在していることが分かる。
【００５０】
図７は、図６における接合界面ＩＦを拡大したＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ Ｆｉｅｌｄ）像である。また図８は同視野においてＥＤＸよる炭素（Ｃ）の元素マッピングを行った結果であり、図９は同視野においてニッケル（Ｎｉ）の元素マッピングを行った結果である。図７〜図９より、前述した図６における黒い部分は、炭素が集まった部分であることが分かる。これは、レーザアニールの際に金属元素（Ｎｉ）とＳｉＣとの反応により生じた遊離炭素であると考えられる。またレーザによる加熱時間が短時間であったことから、金属層１１０内に拡散せずに、接合界面ＩＦに留まったものと考えられる。このように比較例に係るＭＯＳＦＥＴでは、接合界面ＩＦでの炭素の存在により、金属層１１０とＳｉＣ基板１００とのオーミック接合が妨げられている。
【００５１】
〔実施例〕
上記の比較例と同様にして、ＳｉＣ基板１００の第２の主面Ｐ２上に金属層１１０を形成した後、レーザ照射強度を０．３Ｊ／ｃｍ2とするレーザアニールによって金属層１１０の予熱を行った〔第１の熱処理工程（Ｓ１０３）〕。このとき金属層１１０は３５０℃程度まで加熱されていた。
【００５２】
次いでレーザ照射強度を２．０Ｊ／ｃｍ2とするレーザアニールによって金属層１１０とＳｉＣ基板１００とをオーミック接合させた〔第２の熱処理工程（Ｓ１０４）〕。このとき金属層１１０は１０００℃程度まで加熱されていた。こうして実施例に係るＭＯＳＦＥＴを得た。
【００５３】
図１０は、実施例に係るＭＯＳＦＥＴの金属層１１０とＳｉＣ基板１００との接合界面を示す断面ＳＥＭ像である。図１０より、実施例に係るＭＯＳＦＥＴでは、金属層１１０とＳｉＣ基板１００との接合界面ＩＦに、炭素が存在していないことが分かる。したがって実施例に係るＭＯＳＦＥＴでは、炭素によってオーミック接合が妨げられることがなく、比較例に係るＭＯＳＦＥＴよりも良好なオーミック接合が形成されているといえる。
【００５４】
こうした結果が得られた理由は、第１の熱処理工程（予熱）においてＮｉとＳｉとのシリサイド化反応が進行してＮｉの量が減少したことにより、第２の熱処理工程（オーミック化アニール）の際にＳｉＣとＮｉとの反応が抑制されたからであると考えられる。
【００５５】
以上より、炭化珪素基板１００を準備する工程（Ｓ１０１）と、炭化珪素基板１００上に、ニッケル、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素と、シリコンとを含む金属層１１０を形成する工程（Ｓ１０２）と、金属層１１０を第１の温度に加熱する第１の熱処理工程（Ｓ１０３）と、金属層１１０の温度が第１の温度よりも高い第２の温度に達するレーザアニールによって、炭化珪素基板１００と金属層１１０とをオーミック接合させる第２の熱処理工程（Ｓ１０４）と、を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、炭素の発生を抑制できることが実証できたといえる。
【００５６】
今回ＭＯＳＦＥＴを例示しながら本実施形態を説明したが、本実施形態はこれに限定されず、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等の炭化珪素半導体装置に広く適用され得る。また炭化珪素半導体装置はプレーナ構造のみならず、トレンチ構造を有するものであっても構わない。
【００５７】
また今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１１  炭化珪素層（ＳｉＣ層）
１２  エピタキシャル層
１３  ボディ領域
１４  ｎ＋領域
１５  ゲート絶縁膜
１６  ソース電極
１７  ゲート電極
１８  コンタクト領域
１９  表面側パッド電極
１００  炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）
１０１  炭化珪素半導体装置（ＳｉＣ半導体装置）
１１０  金属層
ＩＦ  接合界面
Ｌ  レーザ
Ｐ１  第１の主面
Ｐ２  第２の主面
【図１】
2016046309.tif 000003
【図２】
2016046309.tif 000004
【図３】
2016046309.tif 000005
【図４】
2016046309.tif 000006
【図５】
2016046309.tif 000007
【図６】
2016046309.tif 000008
【図７】
2016046309.tif 000009
【図８】
2016046309.tif 000010
【図９】
2016046309.tif 000011
【図１０】
2016046309.tif 000012