改善SiC晶圆翘曲的方法及SiC半导体器件的制备方法技术

本公开提供一种改善SiC晶圆翘曲的方法及SiC半导体器件的制备方法。该改善SiC晶圆翘曲的方法包括：提供第一导电类型SiC晶圆，其中，所述晶圆由于正面离子注入形成正面掺杂区而发生翘曲，所述正面掺杂区为构成半导体器件所需的掺杂区；在所述晶圆的背面形成与所述正面掺杂区对应设置的第一背面掺杂区，以使背面离子注入与正面离子注入产生的应力相互抵消；对所述晶圆进行高温激活退火，以消除所述晶圆上的残余应力；刻蚀所述晶圆的整个背面；通过注入第一导电类型的高能离子形成覆盖所述晶圆的整个背面的第二背面掺杂区；对所述晶圆的背面进行金属化处理。通过改善晶圆翘曲的程度，提高器件加工工艺精度与一致性，进而提高产品稳定性，提升产品良率。提升产品良率。提升产品良率。

【技术实现步骤摘要】
改善SiC晶圆翘曲的方法及SiC半导体器件的制备方法


[0001]本公开涉及半导体器件
，具体涉及一种改善SiC晶圆翘曲的方法及SiC半导体器件的制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)是第三代半导体材料之一，具有高击穿电场、高热导率、高饱和电子迁移率等优点，在功率器件领域具有很好的发展前景，随着碳化硅器件功率密度提升，器件特征尺寸缩小，对器件加工工艺的要求也越来越高，然而由于碳化硅材料与加工工艺的特殊性，使得碳化硅器件在加工过程中很容易发生晶圆翘曲，这严重限制了工艺能力的提升。
[0003]SiC晶圆在经过离子注入、金属化退火等工艺后，会产生明显的翘曲，对于4寸碳化硅晶圆来说，经过多步工艺累积后的翘曲值可达120um以上，这一方面会使后续光刻工艺变得困难，使晶圆整面曝光不一致，影响光刻精度和线宽均匀性；另一方面，晶圆翘曲过大会使部分设备的真空吸附系统无法正常工作，造成晶圆定位错误，晶圆无法识别，并可能进一步导致晶圆在设备内部掉落、碎裂等后果。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本公开提供了一种改善SiC晶圆翘曲的方法及SiC半导体器件的制备方法。
[0005]第一方面，本公开提供一种改善SiC晶圆翘曲的方法，包括：
[0006]提供第一导电类型SiC晶圆，其中，所述晶圆由于正面离子注入形成正面掺杂区而发生翘曲，所述正面掺杂区为构成半导体器件所需的掺杂区；
[0007]对所述晶圆的背面首次进行离子注入，以在所述晶圆的背面形成与所述正面掺杂区对应设置的第一背面掺杂区，以使背面离子注入与正面离子注入产生的应力相互抵消；
[0008]对所述晶圆进行高温激活退火，以消除所述晶圆上的残余应力；
[0009]刻蚀所述晶圆的整个背面，以刻蚀掉所述第一背面掺杂区；
[0010]对所述晶圆的背面再次进行离子注入，以通过注入第一导电类型的高能离子形成覆盖所述晶圆的整个背面的第二背面掺杂区，从而消除因刻蚀造成的晶圆翘曲；
[0011]对所述晶圆的背面进行金属化处理，以形成构成所述半导体器件所需的背面金属层并同时抵消因背面再次进行离子注入而造成的晶圆翘曲。
[0012]根据本公开的实施例，优选地，
[0013]所述第一背面掺杂区的离子掺杂浓度大于或等于所述正面掺杂区的离子掺杂浓度。
[0014]所述第一背面掺杂区的深度大于或等于所述正面掺杂区的深度。
[0015]根据本公开的实施例，优选地，在对所述晶圆的背面进行首次离子注入的步骤中，
[0016]对所述晶圆的背面注入的离子为第一导电类型或第二导电类型的高能离子。
[0017]根据本公开的实施例，优选地，在刻蚀所述晶圆的整个背面的步骤中：
[0018]刻蚀所述晶圆的整个背面的刻蚀深度大于所述第一背面掺杂区的深度。
[0019]第二方面，本公开提供一种SiC半导体器件的制备方法，包括：
[0020]提供第一导电类型SiC晶圆；
[0021]对所述晶圆的正面进行第一次离子注入，以通过对所述晶圆的正面注入第二导电类型的高能离子在所述晶圆的正面内形成第二导电类型第一阱区；
[0022]对所述晶圆的背面进行第一次离子注入，以通过对所述晶圆的背面注入高能离子在所述晶圆的背面内形成与所述第一阱区对应设置的第二阱区；
[0023]对所述晶圆的正面进行第二次离子注入，以通过对所述晶圆的正面注入第一导电类型的高能离子在所述晶圆的正面于所述第一阱区内形成第一导电类型第一源区；
[0024]对所述晶圆的背面进行第二次离子注入，以通过对所述晶圆的背面注入高能离子在所述晶圆的背面于所述第二阱区内形成与所述第一源区对应设置的第二源区；
[0025]对所述晶圆进行高温激活退火；
[0026]刻蚀所述晶圆的整个背面，以刻蚀掉所述第二阱区和所述第二源区；
[0027]对所述晶圆的背面进行第三次离子注入，以通过对所述晶圆的背面注入第一导电类型的高能离子形成覆盖所述晶圆的整个背面的第一导电类型掺杂区；
[0028]对所述晶圆的背面进行金属化处理，以形成背面金属层；其中，金属化处理产生的应力与背面第三次离子注入产生的应力相互抵消。
[0029]根据本公开的实施例，优选地，
[0030]所述第二阱区的离子掺杂浓度大于或等于所述第一阱区的离子掺杂浓度。
[0031]所述第二阱区的深度大于或等于所述第一阱区的深度。
[0032]根据本公开的实施例，优选地，
[0033]所述第二源区的离子掺杂浓度大于或等于所述第一源区的离子掺杂浓度；
[0034]所述第二源区的深度大于或等于所述第一源区的深度。
[0035]根据本公开的实施例，优选地，在对所述晶圆的背面进行第一次离子注入的步骤中：
[0036]对所述晶圆的背面注入的离子为第一导电类型或第二导电类型的高能离子。
[0037]根据本公开的实施例，优选地，在对所述晶圆的背面进行第二次离子注入的步骤中：
[0038]对所述晶圆的背面注入的离子为第一导电类型或第二导电类型的高能离子。
[0039]根据本公开的实施例，优选地，所述对所述晶圆进行高温激活退火的步骤之后，还包括：
[0040]在相邻两个所述第一阱区之间形成栅结构；
[0041]在所述晶圆上方形成覆盖所述栅结构的层间介质层；
[0042]在所述晶圆上方形成正面金属层，其中，所述正面金属层与所述第一源区形成电连接。
[0043]根据本公开的实施例，优选地，在刻蚀所述晶圆的整个背面的步骤中：
[0044]刻蚀所述晶圆的整个背面的刻蚀深度大于所述第二阱区的深度。
[0045]采用上述技术方案，至少能够达到如下技术效果：
[0046]本公开提供一种改善SiC晶圆翘曲的方法及SiC半导体器件的制备方法，在SiC半
导体器件制备过程中，在每次正面离子注入完成后，相应地在背面进行离子注入，以形成与正面掺杂区对应的背面掺杂区，以抵消正面离子注入所引起的不对称的晶圆翘曲，再对晶圆背面进行刻蚀，刻蚀掉背面掺杂区，可以增加晶圆背面粗糙度，提升背面欧姆接触的性能；然后对晶圆背面进行整面的离子注入和背面金属化处理，这两个工艺过程产生的应力相互抵消，晶圆翘曲减小至合理范围内，同时还可以进一步增加背面掺杂浓度，有助于形成更好的背面欧姆接触。通过改善晶圆翘曲的程度，提高器件加工工艺精度与一致性，进而提高产品稳定性，提升产品良率。
附图说明
[0047]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0048]图1是本公开一示例性实施例示出的一种改善SiC晶圆翘曲的方法的流程示意图；
[0049]图2-图6是本公开一示例性实施例示出的一种改善SiC晶圆翘曲的方法的相关步骤形成的剖面结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善SiC晶圆翘曲的方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型SiC晶圆，其中，所述晶圆由于正面离子注入形成正面掺杂区而发生翘曲，所述正面掺杂区为构成半导体器件所需的掺杂区；对所述晶圆的背面首次进行离子注入，以在所述晶圆的背面形成与所述正面掺杂区对应设置的第一背面掺杂区，以使背面离子注入与正面离子注入产生的应力相互抵消；对所述晶圆进行高温激活退火，以消除所述晶圆上的残余应力；刻蚀所述晶圆的整个背面，以刻蚀掉所述第一背面掺杂区；对所述晶圆的背面再次进行离子注入，以通过注入第一导电类型的高能离子形成覆盖所述晶圆的整个背面的第二背面掺杂区，从而消除因刻蚀造成的晶圆翘曲；对所述晶圆的背面进行金属化处理，以形成构成所述半导体器件所需的背面金属层并同时抵消因背面再次进行离子注入而造成的晶圆翘曲。2.根据权利要求1所述的改善SiC晶圆翘曲的方法，其特征在于：所述第一背面掺杂区的离子掺杂浓度大于或等于所述正面掺杂区的离子掺杂浓度。所述第一背面掺杂区的深度大于或等于所述正面掺杂区的深度。3.根据权利要求1所述的改善SiC晶圆翘曲的方法，其特征在于，在对所述晶圆的背面进行首次离子注入的步骤中，对所述晶圆的背面注入的离子为第一导电类型或第二导电类型的高能离子。4.根据权利要求1所述的改善SiC晶圆翘曲的方法，其特征在于，在刻蚀所述晶圆的整个背面的步骤中：刻蚀所述晶圆的整个背面的刻蚀深度大于所述第一背面掺杂区的深度。5.一种SiC半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型SiC晶圆；对所述晶圆的正面进行第一次离子注入，以通过对所述晶圆的正面注入第二导电类型的高能离子在所述晶圆的正面内形成第二导电类型第一阱区；对所述晶圆的背面进行第一次离子注入，以通过对所述晶圆的背面注入高能离子在所述晶圆的背面内形成与所述第一阱区对应设置的第二阱区；对所述晶圆的正面进行第二次离子注入，以通过对所述晶圆的正面注入第一导电类型的高能离子在所述晶圆的正面于所述第一阱区...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑昌伟，焦莎莎，施剑华，赵艳黎，李诚瞻，魏伟，曾亮，刘芹，
申请(专利权)人：株洲中车时代半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：