制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅半導(dǎo)體器件。更具體地講，本發(fā)明涉及制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，碳化硅半導(dǎo)體器件在朝著作為功率半導(dǎo)體器件方向的實(shí)際應(yīng)用方面已取得進(jìn)展。這是因?yàn)?，相比于由硅材料制成的?dāng)前主流半導(dǎo)體器件，預(yù)期將碳化硅材料用于半導(dǎo)體器件來增加擊穿電壓并且減小導(dǎo)通電阻。在制造此碳化硅半導(dǎo)體器件的工藝中，例如，通過離子注入工藝用雜質(zhì)摻雜半導(dǎo)體襯底(例如，參見日本專利特開N0.2001-68428(PTDD)0
[0003]引用列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]PTD 1:日本專利特開N0.2001-68428

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]通過退火隨后激活通過離子注入工藝等形成的摻雜區(qū)。在這種情況下，退火溫度達(dá)到高于或等于1500°C，從而導(dǎo)致襯底上表面上出現(xiàn)會(huì)造成表面粗糙的升華等。當(dāng)出現(xiàn)這種表面粗糙時(shí)，半導(dǎo)體器件的制造良率降低。
[0008]為了解決這個(gè)問題，PTDI公開了在碳化硅襯底的上表面上形成保護(hù)膜并之后進(jìn)行退火的方法。用這種方法，可通過保護(hù)膜來抑制升華，從而防止襯底的上表面上的表面粗糙。
[0009]隨著近期轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際利用的碳化硅半導(dǎo)體器件，迫切的問題是降低半導(dǎo)體襯底的成本。雖然目前碳化硅半導(dǎo)體襯底具有高達(dá)4英寸的直徑，但超過4英寸的大直徑襯底則需要降低成本。然而，本發(fā)明人進(jìn)行的研究揭示了，即使在襯底的上表面上形成保護(hù)膜，對(duì)于這種大直徑襯底而言，也無法得到工業(yè)上足夠的良率。
[0010]依據(jù)如上所述的問題，目的是提供可以以高良率制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
[0011]問題的解決方案
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟:制備碳化硅襯底，所述碳化硅襯底具有第一主表面和位于所述第一主表面相反側(cè)的第二主表面;通過利用雜質(zhì)摻雜所述第一主表面，在所述碳化硅襯底中形成摻雜區(qū)；在所述第一主表面上形成第一保護(hù)膜；以及在所述第二主表面上形成第二保護(hù)膜，在形成所述摻雜區(qū)的步驟之后，執(zhí)行形成第一保護(hù)膜的步驟，以及所述方法還包括在所述第一主表面的至少一部分被所述第一保護(hù)膜覆蓋并且所述第二主表面的至少一部分被所述第二保護(hù)膜覆蓋的情況下通過進(jìn)行退火來激活所述摻雜區(qū)中包括的所述雜質(zhì)的步驟。
[0013]本發(fā)明的有利效果
[0014]根據(jù)上文，可以以高良率制造碳化硅半導(dǎo)體器件。
【附圖說明】
[0015]圖1是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0016]圖2是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0017]圖3是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0018]圖4是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0019]圖5是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0020]圖6是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0021]圖7是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0022]圖8是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0023]圖9是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0024]圖10是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0025]圖11是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0026]圖12是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的部分的示意性剖視圖。
[0027]圖13是示出制造實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的夾具的示意性透視圖。
[0028]圖14是示出根據(jù)實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的概況的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在本申請(qǐng)的附圖中，用相同的參考符號(hào)指定相同或?qū)?yīng)的部件并且將不再重復(fù)相同的描述。
[0030][對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述]
[0031]首先，在以下的(I)至(9)中將列出和描述本發(fā)明的實(shí)施例(下文中也被稱為“本實(shí)施例”)的概況。
[0032]為了解決上述問題，本發(fā)明發(fā)明人進(jìn)行了積極研究，并且基于以下發(fā)現(xiàn)完成了本實(shí)施例:隨著襯底的直徑增大，在用于保持碳化硅襯底的基座和碳化硅襯底之間的粘附力在退火期間減小，這同樣造成原子從襯底下表面升華，從而導(dǎo)致諸如襯底翹曲的缺點(diǎn)。也就是說，根據(jù)本實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的制造方法包括下述的構(gòu)造。
[0033](I)該方法包括制備具有第一主表面Pl和位于第一主表面Pl相反側(cè)的第二主表面P2的碳化硅襯底100的步驟S1、通過用雜質(zhì)摻雜第一主表面Pl在碳化硅襯底100中形成摻雜區(qū)的步驟S2、在第一主表面Pl上形成第一保護(hù)膜10的步驟S3和在第二主表面P2上形成第二保護(hù)膜20的步驟S4，形成第一保護(hù)膜10的步驟S3是在形成摻雜區(qū)的步驟S2之后執(zhí)行的，該方法還包括在第一主表面Pl的至少一部分被第一保護(hù)膜10覆蓋并且第二主表面P2的至少一部分被第二保護(hù)膜20覆蓋的情況下通過進(jìn)行退火來激活摻雜區(qū)中包括的雜質(zhì)的步驟S5。
[0034]傳統(tǒng)上，在制造碳化硅半導(dǎo)體器件時(shí)進(jìn)行用于激活摻雜區(qū)中包括的雜質(zhì)的退火(下文中也被稱為“激活退火”)期間，襯底的表面粗糙僅僅在襯底的上表面(第一主表面Pl)上是個(gè)問題。這會(huì)是因?yàn)椋诰哂邢鄬?duì)小直徑的襯底和基座之間沒有形成間隙。然而，隨著襯底的直徑增大，通過襯底和基座之間形成的小間隙而出現(xiàn)原子從襯底升華，從而導(dǎo)致下表面(第二主表面P2)局部的表面粗糙。然后，因這個(gè)表面粗糙造成襯底翹曲，由于襯底翹曲，導(dǎo)致間隙增大，促使下表面的表面粗糙。
[0035]在本實(shí)施例中，通過在碳化硅襯底100的上表面上形成第一保護(hù)膜10并且在碳化硅襯底100的下表面上形成第二保護(hù)膜20，同樣也可抑制襯底下表面上的表面粗糙，從而防止襯底翹曲。
[0036](2)優(yōu)選地，第一保護(hù)膜10和第二保護(hù)膜20中的至少一個(gè)是有機(jī)膜。這是因?yàn)?，有機(jī)膜因在激活退火的升溫工藝中被碳化而變成碳膜，從而可變成可耐受激活退火的保護(hù)膜。例如，可使用一般用于制造半導(dǎo)體器件的光致抗蝕劑作為有機(jī)膜。
[0037](3)優(yōu)選地，第一保護(hù)膜10和第二保護(hù)膜20中的至少一個(gè)是類金剛石碳膜。類金剛石碳膜(下文中也被稱為“DLC膜”)可具有耐受激活退火的耐熱性。另外，可通過諸如ECR(電子回旋諧振)濺射的工藝容易地形成DLC膜。
[0038](4)優(yōu)選地，第一保護(hù)膜10和第二保護(hù)膜20中的至少一個(gè)是碳層。碳層可具有耐受激活退火的耐熱性。
[0039](5)優(yōu)選地，通過從碳化硅襯底100部分去除硅，形成碳層。由此形成的碳層可變成包括源自碳化硅襯底100的碳的層。此碳層可致密地覆蓋碳化硅襯底100的表面，從而有效地抑制從襯底中的原子的升華。
[0040](6)優(yōu)選地，第二保護(hù)膜20覆蓋整個(gè)第二主表面P2。由此，可覆蓋用作器件的碳化硅襯底100的基本上整個(gè)部分。因此，可更有效地防止襯底翹曲。
[0041 ] (7)優(yōu)選地，在制備步驟SI中，制備多個(gè)碳化硅襯底100，并且在激活步驟S5中，在沿著與第一主表面Pl相交的方向上將每個(gè)所述襯底之間保持有間隔的情況下，對(duì)多個(gè)碳化硅襯底100進(jìn)行退火。
[0042]在本實(shí)施例中，由于同樣在第二主表面P2上形成第二保護(hù)膜20，因此，可在第二主表面P2被暴露的情況下執(zhí)行激活退火。也就是說，在激活退火期間，消除了在需要用基座等來保持碳化硅襯底100的步驟中的限制。由此，為了將多個(gè)襯底共同地進(jìn)行處理，可使得在與第一主表面Pl相交的方向(例如，與第一主表面Pl垂直的縱向方向)上以在其間留有間隔的情況下來堆疊襯底100，。這樣可顯著提高碳化硅襯底的產(chǎn)量。
[0043](8)優(yōu)選地，碳化硅襯底100可具有大于或等于10mm的直徑。也就是說，例如，碳化硅襯底100可具有大于或等于4英寸的直徑。通過使用本實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法，可以以高良率制造直徑大于或等于10mm的大直徑襯底。這樣可降低碳化硅半導(dǎo)體器件的成本。
[0044](9)優(yōu)選地，碳化硅襯底100的厚度小于或等于600μπι。通過使用制造本實(shí)施例的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法，可防止襯底翹曲，因此允許制造出厚度小于或等于600μπι的薄襯底。傳統(tǒng)上，這種薄襯底在退火期間遭遇諸如襯底翹曲的缺點(diǎn)，因此通過對(duì)厚度超過600μπι的襯底進(jìn)行激活退火之后進(jìn)行拋光等進(jìn)行制造。相比之下，在本實(shí)施例中，厚度小于或等于600μπι的襯底可經(jīng)受激活退火，從而相比于傳統(tǒng)的資源使用效率，更有效地使用資源。
[0045][本發(fā)明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)]
[0046]現(xiàn)在，更