半导体的选择性电化学蚀刻制造技术

提供了用于促成半导体结构制造的方法，包括：提供包括半导体层的多层结构，该半导体层包括掺杂物并且具有增大的电导率；使用电化学处理，至少部分地选择性增大半导体层的孔隙度，选择性增大孔隙度利用了半导体层的增大的电导率；和借助选择性增大的孔隙度从多层结构中至少部分地除掉半导体层。作为例子，选择性增大孔隙度可以包括至少部分地对多层结构的半导体层有选择地进行阳极氧化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年2月10日提交的美国临时专利申请第61/937736号的优先权，该美国临时专利申请由此以引用的方式整体并入本文。

技术介绍
半导体产业的发展一直以来始终被寄予这样的期望：希望能够解决各种各样的应用中对能够实现高性能和低功耗的半导体器件的需求。在一种或多种应用中，对于例如高速电力开关应用而言，可能期望用到增强型高压半导体器件，比如增强型肖特基二极管、p-i-n二极管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、双极结型晶体管(BJT)等等。举例来说，可以在相对较厚的半导体衬底上制造高压半导体器件，这样的衬底在制造期间为半导体器件提供结构支撑。不利的一面是，这样相对较厚的半导体衬底可能会给最终的器件带来性能问题，比如半导体衬底中的载流子迁移率较低，导致例如(多个)半导体器件较热，甚至过热。因此，始终希望进一步提高诸如大功率器件这样的半导体器件的制造技术。
技术实现思路
在一个方面，通过提供一种方法克服了现有技术的缺点并且提供了额外的优点，该方法包括：提供包括半导体层的多层结构，该半导体层包括掺杂物，并且具有增大的导电率；使用电化学处理，至少
部分地选择性增大半导体层的孔隙度，选择性增大孔隙度利用了半导体层的增大的电导率；和借助选择性增大的孔隙度从多层结构中至少部分地除掉半导体层。通过本专利技术的技术实现了额外的特征和优点。本文将会详细介绍本专利技术的其它实施例和方面，并且这些实施例和方面会被当作要求保护的专利技术的一部分。附图说明在本说明书结尾处的权利要求书中以举例的方式具体指出了并且清楚地要求保护本专利技术的一个或多个方面。从配合附图得到的下列详细说明中，可以显而易见地得出前面提到的和本专利技术的其它目的、特征和优点，其中：图1A-图1C描述的是按照本专利技术的一个或多个方面，选择性地增大第一半导体层的孔隙度以例如促成从第二半导体层上除掉第一半导体层的电化学处理的一个实施例。图2是按照本专利技术的一个或多个方面，用电化学方法在电解液内处理第一半导体层的图1B的组件的另一种描述；图3是按照本专利技术的一个或多个方面，在半导体层的电化学处理期间获得的电流密度－电压变化图；图4A-图4G描绘的是按照本专利技术的一个或多个方面，利用例如图1A-图1C的选择性半导体层去除处理制造示范性半导体结构的处理的一个实施例；图5A-图5F描绘的是按照本专利技术的一个或多个方面，利用例如图1A-1C的选择性半导体层去除处理制造另一种半导体结构的处理的一个实施例；图6A-图6C描述的是按照本专利技术的一个或多个方面，选择性地增大半导体层的孔隙度以促成半导体衬底与多层结构的分离的电化学处理的一个实施例。图7A-图7F描绘的是按照本专利技术的一个或多个方面，部分地利用图6A-6C的选择性半导体层去除处理制造半导体结构的处理的一
个实施例；图8A-图8C描绘的是按照本专利技术的一个或多个方面，选择性地增大多层结构的半导体衬底的孔隙度以削薄该半导体衬底的电化学处理的一个实施例；和图9A-图9D描绘的是按照本专利技术的一个或多个方面，部分地使用图8A-图8C的选择性半导体衬底削薄处理制造半导体结构的处理的一个实施例。具体实施方式下面将参照在附图中图解说明的非限定性实施例更加完整地解释说明本专利技术的各个方面及其某些特征、优点和细节。省略了对公知材料、制造工具、处理技术等的说明，以便不致在细节上不必要地造成本专利技术晦涩难懂。不过，应当理解，在说明本专利技术的实施例的时候，详细说明和具体的例子仅仅是为了说明而给出的，并非为了限定。从本文公开的内容中，本领域技术人员将会显而易见地得出处于基本专利技术构思的思想和/或范围内的各种不同的替换、改变、增加和/或调整。在一种或多种具体实现方案中，本文公开的是，通过使用电化学处理有选择地增大(多个)重掺杂半导体层的孔隙度，从诸如肖特基二极管、p-i-n二极管等等之类的高压功率器件中选择性地除掉诸如碳化硅(SiC)衬底之类的重掺杂半导体层的方法。按照传统方法并且如前面所提到的，诸如肖特基二极管、p-i-n二极管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、双极结型晶体管(BJT)等等之类的高压半导体器件是在相对较厚的半导体衬底上制造的，比如相对较厚的单晶硅半导体晶圆。为了增强，可以使用诸如III-V和/或II-VI族化合物(例如，碳化硅(SiC)，氮化镓(GaN)等)之类的宽带隙半导体材料来增大正在制造的半导体器件的速度。例如，诸如碳化硅和/或氮化镓之类的宽带隙半导体材料可以适合于提高晶体管的性能，原因在于它们具有相对较宽的带隙、较高的击穿电场强度、较高的电子迁移率和较高的导热率特性。有益地，在这样的半导体材料上形成的大功率半导体器件可以在较高的温度、较高的功率电平下和/或在特征导
通电阻较低的情况下工作，从而改善晶体管的性能和效率。在不为外延层的晶体品质和传输特性引入恶化的前提下从外延碳化硅或氮化镓层中分别除掉宽带隙半导体衬底(比如碳化硅或氮化镓衬底)被认为特别有利于在外延碳化硅或氮化镓层的两面上制造双极型功率器件。不过，从外延层中除掉厚的宽带隙衬底(例如，厚度为350微米或更大)并非易事。例如，碳化硅和氮化镓晶体都是坚硬衬底，并且因此这些衬底的机械抛光速度会非常缓慢。例如，碳化硅或氮化镓晶体衬底的化学机械抛光仅仅可以以每小时几微米的速度进行。快速打磨是可以的，但是可能会在外延膜上引入机械应力并且最终折断外延膜，这限制了使用这种方法处理的晶圆的尺寸。此外，按照这种结构，在外延层与衬底的交界面上没有明显的用来停止机械抛光处理的'蚀刻终止'层。此外，晶圆在生长外延层之后可能会具有一定曲率，因此抛光速度可能会在整个晶圆上不均匀。此外，在碳化硅衬底的情况下，在C面衬底上外延生长碳化硅比在Si面衬底上的外延生长要难。有益地，使用本文公开的处理从碳化硅衬底上脱落下来的外延碳化硅层C面和Si面都具有很高品质，这就为进一步的器件制造做好了准备。因此，通过在Si面碳化硅衬底上生长碳化硅膜，并且然后使外延碳化硅膜从衬底上脱落下来，方便地获得了用于器件制造的高品质C面外延层。本公开(在一个或多个方面)提供了这样的技术：通过例如使用重掺杂半导体层的电化学处理选择性地增大重掺杂半导体层的孔隙度，从轻掺杂的外延生长半导体层中选择性地除掉诸如碳化硅(SiC)衬底之类的重掺杂半导体层。本文公开的方法方便地促进提高外延生长半导体层的结晶度，这样的半导体层可以用于制造诸如肖特基二极管、p-i-n二极管、IGBT、BJT等等之类的高压功率器件。此外，可以采用轻掺杂的外延生长半导体层来在该外延生长半导体层的任何可用结晶面上制造器件。此外，一旦除掉，孔隙度增大的重掺杂半导体层就可以用于各种各样的用途，包括例如，用在制造高效率气敏传感器、分子过滤器、电子场发射器的电极等等中。这样，本文公开的在一个或多个方面中一般性地提出的是使制
造半导体结构更加便利的方法，包括例如：提供包括半导体层的多层结构，该半导体层包括掺杂物并且具有增大的电导率；使用电化学处理至少部分地选择性增大半导体层的孔隙度，选择性增大孔隙度利用了半导体层的增大的电导率；并且从该多层结构中至少部分地除掉具有选择性增大的孔隙度的半导体层。在一个或多个实施例中，选择性增大孔隙度包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：提供包括半导体层的多层结构，该半导体层包括掺杂物，并且具有增大的电导率；使用电化学处理至少部分地选择性增大所述半导体层的孔隙度，选择性增大孔隙度利用了所述半导体层的增大的电导率；和借助选择性增大的孔隙度从所述多层结构中至少部分地除掉所述半导体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.10 US 61/937,7361.一种方法，包括：提供包括半导体层的多层结构，该半导体层包括掺杂物，并且具有增大的电导率；使用电化学处理至少部分地选择性增大所述半导体层的孔隙度，选择性增大孔隙度利用了所述半导体层的增大的电导率；和借助选择性增大的孔隙度从所述多层结构中至少部分地除掉所述半导体层。2.按照权利要求1的方法，其中所述选择性增大孔隙度包括至少部分地对所述半导体层选择性地进行阳极氧化。3.按照权利要求2的方法，其中所述选择性增大孔隙度包括在包含无机酸和氧化物类的电解液中用电化学方法处理所述半导体层，以选择性地至少部分地对所述半导体层进行阳极氧化，所述半导体层的掺杂物使得所述半导体层的阳极氧化得到增强，以选择性地增大所述半导体层的孔隙度并且促成从所述多层结构中至少部分地除掉所述半导体层。4.按照权利要求3的方法，其中用电化学方法处理包括对通过所述电解液和所述半导体层施加的电流密度进行控制，选择性增大的孔隙度至少部分地是所施加电流密度的函数。5.按照权利要求2的方法，其中所述半导体层是第一半导体层，并且该方法进一步包括在选择性增大第一半导体层的孔隙度之前，在所述第一半导体层上外延生长第二半导体层。6.按照权利要求5的方法，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层各自包含宽带隙半导体材料。7.按照权利要求5的方法，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层各自包含碳化硅或硅碳合金。8.按照权利要求5的方法，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层各自包含氮化镓或镓氮合金。9.按照权利要求5的方法，其中所述第一半导体层的增大的电导率包括第一电导率，并且所述第二半导体层包括第二电导率，所述第一半导体层的第一电导率大于所述第二半导体层的第二电导...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德拉·P·达哈尔，伊什瓦拉·B·巴特，周达成，
申请(专利权)人：伦斯勒理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US