一种碳化硅晶圆减薄的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，包括以下步骤：步骤一、对碳化硅晶圆进行清洁；步骤二、在碳化硅晶圆的正面制作一层保护性薄膜；步骤三、对碳化硅晶圆进行背面减薄；步骤四、对减薄后的碳化硅晶圆进行清洁，并退火的方式制作一层牺牲氧化层；步骤五、去除碳化硅晶圆正面的保护性薄膜和背面的牺牲氧化层。本发明专利技术实现对碳化硅晶圆的减薄，并保证制作过程中光刻图形的良好匹配，具有良好的工艺效果。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶圆减薄的制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种碳化硅晶圆减薄的制作方法。
技术介绍
目前碳化硅功率器件大多是基于300-400μm厚度碳化硅晶圆制作的垂直型器件，如SBD二极管、MOSFET、BJT、PiN二极管、JFET、IGBT等。过厚的基板造成了较高的衬底电阻，使得衬底压降占据了通态压降的较大比重，对于电压等级较小的器件其影响尤其显著，1200V等级及以下的碳化硅器件衬底电阻占通态电阻的比重可以达到30%-90%，因此碳化硅功率器件通常面临晶圆减薄。由于碳化硅晶圆减薄后的翘曲度偏高，业界通常会把对减薄放在器件制造工艺的最后。如中国专利201710525097.1公开了一种超薄碳化硅芯片的制作方法，在完成正面器件后对碳化硅晶圆进行背面减薄，从初始的350μm减薄至80-120μm，再在背面激光退火制作背面电极以完成整个器件。也可以在完成正面器件后，完全去除或部分完全去除碳化硅外延以下碳化硅晶圆，或者刻蚀形成孔槽，再在背面制作欧姆接触电极以完成器件。上述方法中，减薄从实施效率上通常会选择砂轮研磨的方式，在实际研磨过程中，通常会在晶圆正面进行保护，如粘附托盘、蓝膜或UV膜等，砂轮在研磨背面时会施加纵向切向力，不可避免的造成晶圆正面器件的损伤，降低成品率。另外，如果完成器件的正面工艺后再进行减薄，为了保护正面工艺，不可避免地需要通过激光退火的方式制作背面电极的欧姆接触，增加成本以及工艺复杂度。因此，随着碳化硅减薄技术的提升，出现了将晶圆减薄步骤提前的制造方法。如美国专利US20110233563，在碳化硅晶圆正面完成标记、离子注入和场氧后，通过研磨或刻蚀的方法将晶圆减薄至150-350μm，再通过快速退火的方式先后形成背面欧姆接触和正面肖特基接触，最后完善电极以完成器件。这样的流程更符合标准的碳化硅器件制程，同时可以解决上述问题，但由于减薄会造成碳化硅晶圆内部应力积压，接续的高温退火工序会导致应力释放造成基板翘曲，在其后的光刻工序中会由于TTV（TotalThicknessVariation，整体平整度）及LTV（LocalThicknessVariation，区域平整度）前后差异过大导致与减薄前的图形难以完全匹配，对于小线条影响尤其显著，致使成品率下降。另外，减薄造成的基板TTV与LTV显著提升本身就是对光刻工序的巨大挑战。因此，本专利技术人对此做进一步的研究，研发出一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，实现对碳化硅晶圆的减薄，并保证制作过程中光刻图形的良好匹配，具有良好的工艺效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术解决方案是：一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，包括以下步骤：步骤一、对碳化硅晶圆进行清洁；步骤二、在碳化硅晶圆的正面制作一层保护性薄膜；步骤三、对碳化硅晶圆进行背面减薄；步骤四、对减薄后的碳化硅晶圆进行清洁，并退火的方式制作一层牺牲氧化层；步骤五、去除碳化硅晶圆正面的保护性薄膜和背面的牺牲氧化层。优选的，在步骤一中，碳化硅晶圆为碳化硅外延片或碳化硅衬底片。优选的，在步骤一中，碳化硅外延片的外延或者衬底为N型或P型，碳化硅衬底片的衬底为N型或P型。优选的，在步骤二中，保护性薄膜为二氧化硅、氮化硅、碳膜。优选的，在步骤二中，保护性薄膜的厚度范围是300-3000nm。优选的，在步骤二中，保护性薄膜的沉积方式为PVD或CVD。优选的，在步骤三中，通过研磨、湿法腐蚀或干法刻蚀进行背面减薄，减薄后碳化硅晶圆的厚度范围170-350μm。优选的，在步骤五中，同时去除保护性薄膜和牺牲氧化层，或先去除保护性薄膜后再去除牺牲氧化层。优选的，在步骤四中，牺牲氧化层采用炉管或RTO生长，生长方式为湿氧或干氧，工艺温度范围在900℃-1300℃之间，时间范围在0.5-5h之间。优选的，在步骤五中，去除方法为湿法腐蚀或刻蚀。采用上述方案后，在减薄的目标厚度范围170-350μm内，本专利技术可以实现减薄后的碳化硅晶圆TTV＜15μm，符合目前碳化硅晶圆的市场规格。由于本专利技术采用特殊的减薄工艺，即正面保护层-减薄-牺牲氧化层-去除保护层和牺牲氧化层的减薄流程，使得本专利技术具有以下优点：1．本专利技术将对碳化硅晶圆的减薄步骤放在标记制作之前，由于正面不存在任何已完成工艺，减薄研磨过程中正面只存在保护层（及外延层），故完全不存在研磨施加的纵向切向力对正面器件造成损伤的问题；2．由于将减薄步骤提前，在后续的器件制造工艺中，可以实现先制作阴极欧姆接触，再制作阳极肖特基接触，这意味着背面的阴极欧姆接触可以采用与阳极肖特基接触一样的RTA退火方式，从而避免激光退火工艺带来的成本与工艺复杂度提升；3．本专利技术通过将对碳化硅晶圆的减薄步骤放在标记制作之前，并在减薄完成后立即通过高温牺牲氧化释放应力，可以实现后续所有光刻工艺是基于同一翘曲形貌的碳化硅晶圆展开，因此，不会存在由于减薄后翘曲导致的难以匹配减薄前光刻图形的问题。附图说明图1是本专利技术的方法流程图；图2是使用本专利技术方法的示意图。标号说明保护性薄膜1牺牲氧化层2光刻标记3离子注入与激活退火4阳极欧姆接触与阴极欧姆接触5场氧6阳极肖特基接触7正面钝化保护8电极加厚9碳化硅晶圆10。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作优选的详述。本专利技术所揭示的是一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，如图1所示，一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，包括以下步骤：步骤一、对碳化硅晶圆10进行清洁；步骤二、在碳化硅晶圆10的正面制作一层保护性薄膜1；步骤三、对碳化硅晶圆10进行背面减薄；步骤四、对减薄后的碳化硅晶圆10进行清洁，并退火的方式制作一层牺牲氧化层2；步骤五、去除碳化硅晶圆10正面的保护性薄膜1和背面的牺牲氧化层2，即获得减薄后的碳化硅晶圆10。优选的，在步骤一中，碳化硅晶圆10为碳化硅外延片或碳化硅衬底片。碳化硅外延片包括衬底和外延。优选的，在步骤一中，碳化硅外延片的外延或者衬底为N型或P型，碳化硅衬底片的衬底为N型或P型。优选的，在步骤二中，保护性薄膜1为二氧化硅、氮化硅、碳膜。优选的，在步骤二中，保护性薄膜1的厚度范围是300-3000nm。在此厚度下，可以保护晶圆在后续研磨与牺牲氧化工艺后TTV不会超过15um，同时可以避免晶圆正面被划伤。优选的，在步骤二中，保护性薄膜1的制作方式为沉积，保护性薄膜1的沉积方式为PVD或CVD。优选的，在步骤三中，通过研磨、湿法腐蚀或干法刻蚀进行背面减薄，减薄后碳化硅晶圆的厚度范围170-350μm。其中，研磨可以是直接研磨或加以载具研磨，如加以蓝宝石载盘、蓝膜、UV膜等载具。优选的，在步骤四中，牺牲氧化层2采用炉管或RTO（RapidThermalOxidation快速热氧化）生长，生长方式为湿氧或干氧，工艺温度范围在900℃-1300℃之间，时间范围在0.5-5h之间。牺牲氧化可以释放由研磨造成的晶圆内部应力，修复部分由于研磨导致的表面缺陷，使得晶圆翘曲控制在后续器件制造可接受的范围内（TTV<15um）。优选的，在步骤五中，可以根据保护性薄膜1和牺牲氧化层2的特性选择不同的去除方法，例如，去除方法为湿法腐蚀或刻蚀。优选的，在步骤五中，同时去除保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、对碳化硅晶圆进行清洁；步骤二、在碳化硅晶圆的正面制作一层保护性薄膜；步骤三、对碳化硅晶圆进行背面减薄；步骤四、对减薄后的碳化硅晶圆进行清洁，并退火的方式制作一层牺牲氧化层；步骤五、去除碳化硅晶圆正面的保护性薄膜和背面的牺牲氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、对碳化硅晶圆进行清洁；步骤二、在碳化硅晶圆的正面制作一层保护性薄膜；步骤三、对碳化硅晶圆进行背面减薄；步骤四、对减薄后的碳化硅晶圆进行清洁，并退火的方式制作一层牺牲氧化层；步骤五、去除碳化硅晶圆正面的保护性薄膜和背面的牺牲氧化层。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，其特征在于：在步骤一中，碳化硅晶圆为碳化硅外延片或碳化硅衬底片。3.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，其特征在于：在步骤一中，碳化硅外延片的外延为N型或P型，碳化硅外延片的衬底为N型或P型；或者碳化硅衬底片的衬底为N型或P型。4.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，其特征在于：在步骤二中，保护性薄膜为二氧化硅、氮化硅或碳膜。5.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆减薄的制作方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨程，林科闯，陶永洪，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35