制造碳化硅半导体器件的方法技术

在n型碳化硅衬底（90）上形成p型集电极层（101e）。在集电极层（101e）的顶表面侧上形成n型漂移层（102）。形成设置在漂移层（102）上的p型体区（103）以及设置在体区（103）上以通过体区（103）与漂移层（102）分离的n型发射极区（204）。通过移除碳化硅衬底（90）来暴露集电极层（101e）的底表面侧（101B）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造碳化硅半导体器件的方法
本专利技术涉及一种制造碳化硅半导体器件的方法，并且特别涉及一种制造包括具有p型集电极层的碳化硅半导体器件。
技术介绍
例如，QingchunZhang等人的“9kV4H-SiCIGBTswith88mΩ·cm2ofRdiff，on（具有88mΩ·cm2的Rdiff，on的9kV4H-SiCIGBT）”（Mater.Sci.Forum（材料科学论坛）第556-557（2007），pp.771-774）（非专利文献1）公开了一种采用具有n型的4H-SiC衬底（具有4H多晶型的碳化硅衬底）的p沟道型IGBT（绝缘栅双极晶体管）。该文献描述了采用p沟道型IGBT代替n沟道型IGBT，因为欠缺对于n沟道型IGBT所需的高质量、低电阻p-SiC衬底。引证文献列表非专利文献NPL1：QingchunZhang等人的“9kV4H-SiCIGBTswith88mΩ·cm2ofRdiff，on（具有88mΩ·cm2的Rdiff，on的9kV4H-SiCIGBT）”，Mater.Sci.Forum（材料科学论坛）第556-557（2007），pp.771-774
技术实现思路
技术问题如上所述，难以制备用于制造n沟道型IGBT的p型SiC衬底，特别是适用于功率半导体器件的具有足够特性的4H-SiC衬底。这是因为p型4H-SiC的体生长（bulkgrowth）困难，并且在生长过程中很可能出现结晶度等问题。已经提出本专利技术以解决上述问题，并且本专利技术的一个目的是提供一种能从使用n型SiC衬底代替p型SiC衬底的步骤开始来制造n沟道型IGBT的方法。问题的解决手段根据本专利技术的一个方面，制造碳化硅半导体器件的方法包括以下步骤：在具有n型的碳化硅衬底上形成集电极层，该集电极层具有面对碳化硅衬底的底表面侧和与底表面侧相反的顶表面侧，并且具有p型；在集电极层的顶表面侧上形成具有n型的漂移层；形成体区和发射极区，该体区设置在漂移层上，并且具有p型，该发射极区设置在体区上以通过体区而与漂移层分离，并且具有n型；在体区上形成栅极绝缘膜以连接漂移层和发射极区；在栅极绝缘膜上形成栅电极；以及通过移除碳化硅衬底而暴露集电极层的底表面侧。根据该制造方法，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得包括具有n型的漂移层以及具有p型的集电极层的半导体器件。具体而言，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得n沟道型IGBT。优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，在形成栅电极的步骤之前执行暴露集电极层的底表面侧的步骤。这可以避免栅电极或诸如发射极布线的、能够设置在其上的布线被暴露集电极层的底表面侧的步骤损坏。优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，在形成栅极绝缘膜的步骤之前执行暴露集电极层的底表面侧的步骤。这可以避免栅极绝缘膜被暴露集电极层的底表面侧的步骤损坏。优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，暴露集电极层的底表面侧的步骤包括移除集电极层的底表面侧的一部分的步骤。由此，即使步骤存在变化，也能使集电极层的底表面侧更可靠地暴露。优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，通过将碳化硅沉积至不小于10μm的厚度来执行形成集电极层的步骤。由此，在考虑到由于移除集电极层的一部分的步骤而使集电极层的厚度减小的情况下形成集电极层。优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，执行暴露集电极层的底表面侧的步骤，使得集电极层保留有不小于5μm的厚度。由此，可以抑制集电极层的厚度的变化，并且可以抑制穿通的发生。优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，通过沉积包含不小于1×1017cm3且不大于1×1021cm3的浓度的受主型杂质的碳化硅来执行形成集电极层的步骤。由此可以减小集电极层以及形成于其上的电极（集电极电极）之间的欧姆电阻。根据本专利技术的另一方面，一种制造碳化硅半导体器件的方法包括以下步骤：在具有n型的碳化硅衬底上形成漂移层，该漂移层具有面对碳化硅衬底的底表面侧以及与底表面侧相反的顶表面侧，并且具有n型；通过移除碳化硅衬底来暴露漂移层的底表面侧；在漂移层的底表面侧上形成具有p型的集电极层；在形成集电极层的步骤之后，形成体区和发射极区，该体区设置在漂移层的顶表面侧上，并且具有p型，该发射极区设置在体区上以通过体区与漂移层分离，并且具有n型；在体区上形成栅极绝缘膜以连接漂移层和发射极区；以及在栅极绝缘膜上形成栅电极。根据该制造方法，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得包括具有n型的漂移层以及具有p型的集电极层的半导体器件。具体而言，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得n沟道型IGBT。优选地，在根据上述另一方面的制造方法中，通过在漂移层的底表面侧上的外延生长来执行形成集电极层的步骤。由此，通过外延生长形成的集电极层可以设置在碳化硅半导体器件中。优选地，在根据上述另一方面的制造方法中，通过将注入杂质到漂移层的底表面侧上来执行形成集电极层的步骤。由此，通过注入杂质形成的集电极层可以设置在碳化硅半导体器件中。更优选地，在形成集电极层的步骤之后执行用于活化集电极层中的杂质的活化退火。此外，在执行活化退火的步骤之后对集电极层执行牺牲氧化。由此，可以通过牺牲氧化移除由活化退火造成对集电极层的损坏。进一步优选地，在执行活化退火的步骤之前在集电极层上形成保护层。此外，在执行活化退火的步骤之后通过氧化移除保护层。由此，可以抑制由活化退火造成对集电极层的损坏。而且，当对集电极层执行牺牲氧化时，可以在通过氧化移除保护层之后对集电极层执行牺牲氧化，这可以简化步骤。进一步优选地，保护层是碳层。由此，可以容易氧化用于保护层的材料。优选地，在根据上述另一方面的制造方法中，暴露漂移层的底表面侧的步骤包括移除漂移层的底表面侧的一部分的步骤。由此，即使步骤存在变化，漂移层的底表面侧也可以更可靠地暴露。优选地，在根据上述另一方面的制造方法中，执行暴露漂移层的底表面侧的步骤，使得漂移层保留有不小于75μm的厚度。由此，可以充分确保碳化硅半导体器件的击穿电压，并且漂移层可以具有足以被单独处理的厚度。专利技术的有益效果如上所述，根据本专利技术，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得n沟道型IGBT。附图说明图1是示意性示出根据本专利技术的实施例1的碳化硅半导体器件的构造的截面图。图2是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的流程图。图3是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第一步骤的截面图。图4是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第二步骤的截面图。图5是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第三步骤的截面图。图6是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第四步骤的截面图。图7是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第五步骤的截面图。图8是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第六步骤的截面图。图9是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第七步骤的截面图。图10是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第八步骤的截面图。图11是示意性示出根据本专利技术实施例1的制造碳化硅半导体器件的方法的第九步骤的截面图。图12是示意性示出根据本专利技术实施例2的制造碳化硅半导体器件的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造碳化硅半导体器件（100e，200e）的方法，包括以下步骤：在具有n型的碳化硅衬底（90）上形成集电极层（101e），所述集电极层具有面对所述碳化硅衬底的底表面侧（101B）和与所述底表面侧相反的顶表面侧（101T），并且具有p型；在所述集电极层的所述顶表面侧上形成具有n型的漂移层（102）；形成体区（103，203）和发射极区（104，204），所述体区设置在所述漂移层上并且具有p型，所述发射极区设置在所述体区上以通过所述体区来与所述漂移层分离并且具有n型；在所述体区上形成栅极绝缘膜（108，208）以连接所述漂移层和所述发射极区；在所述栅极绝缘膜上形成栅电极（109，209）；以及通过移除所述碳化硅衬底来暴露所述集电极层的所述底表面侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.28 JP 2011-2119411.一种制造碳化硅半导体器件的方法，包括以下步骤：通过将碳化硅沉积至不小于10μm的厚度，来在具有n型的碳化硅衬底上形成集电极层，所述集电极层具有面对所述碳化硅衬底的底表面侧和与所述底表面侧相反的顶表面侧，并且具有p型；在所述集电极层的所述顶表面侧上形成具有n型的漂移层；通过离子注入形成体区和发射极区，所述体区设置在所述漂移层上并且具有p型，所述发射极区设置在所述体区上以通过所述体区来与所述漂移层分离并且具有n型；执行用于活化通过所述离子注入而注入的杂质的活化退火；在所述体区上形成栅极绝缘膜以连接所述漂移层和所述发射极区；在所述栅极绝缘膜上形成栅电极；以及通过移除所述碳化硅衬底来暴露所述集电极层的所述底表面侧，其中，在形成所述栅极绝缘膜之前并且在所述执行活化退火的步骤之后，执行暴露所述集电极层的所述底表面侧的步骤，使得所述集电极层保留有不小于5μm的厚度，其中，暴露所述集电极层的所述底表面侧的步骤包括移除所述集电极层的所述底表面侧的一部分的步骤。2.根据权利要求1所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中，通过沉积包含不小于1×1017cm3且不大于1×1021cm3的浓度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：日吉透，增田健良，和田圭司，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP