碳化硅半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

碳化硅半导体装置包括碳化硅半导体层(2)和侧硅化物层(42)。碳化硅半导体层包括碳化硅单晶，并且具有主表面(2a)、与主表面相反的后表面(2b)以及连接主表面与后表面并由解理面形成的侧表面(2c)。碳化硅半导体层还包括改性层(21)。改性层形成侧表面的位于后表面附近的一部分，并且具有与碳化硅单晶的原子排列结构不同的碳化硅原子排列结构。侧硅化物层包括金属硅化物，其是金属元素和硅的化合物。侧硅化物层设置在碳化硅半导体层的侧表面上并且与改性层相邻。改性层相邻。改性层相邻。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅半导体装置及其制造方法


[0001]本公开涉及碳化硅(以下称为“SiC”)半导体装置和SiC半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]JP2020
‑
27855A公开了一种隐形切割方法，该方法是用于SiC晶片的切割方法之一。在隐形切割方法中，通过用激光束沿着待切直线照射SiC晶片，在SiC晶片内部形成改性层。当向SiC晶片施加外力时，裂纹从改性层沿SiC晶片的厚度方向传播。因此，SiC晶片被分割为多个芯片。

技术实现思路

[0003]本专利技术人已经研究了作为切割SiC晶片的方法的划线和断裂方法。在划线和断裂方法中，沿着SiC晶片后表面上的划线形成沟槽以形成裂纹。之后，向SiC晶片施加外力，使得裂纹在SiC晶片的厚度方向上传播。因此，SiC晶片被划分为多个芯片(即SiC半导体装置)。
[0004]在这种方法中，当在SiC晶片中形成沟槽时，绕沟槽产生改性层。在切割SiC晶片之后，改性层被暴露在SiC半导体层的侧表面的靠近后表面的部分上。即，改性层形成SiC半导体层的侧表面的靠近后表面的一部分。本专利技术人发现，在安装有SiC半导体装置的装置中，当诸如热应力之类的应力施加到SiC半导体装置时，在SiC半导体层的侧表面上的改性层中发生裂纹，并且裂纹在SiC半导体层内传播。
[0005]鉴于上述各点，本公开的目的是提供一种能够抑制SiC半导体层的侧表面上裂纹发生的SiC半导体装置，并提供一种SiC半导体装置的制造方法。
[0006]根据本公开的第一方面的SiC半导体装置包括SiC半导体层和侧硅化物层。所述SiC半导体层包括SiC单晶，并且具有主表面、与主表面相反的后表面以及连接主表面与后表面并由解理面形成的侧表面。SiC半导体层还包括改性层。改性层形成侧表面的靠近后表面的一部分，并且具有不同于SiC单晶的原子排列结构的SiC原子排列结构。侧硅化物层包括金属硅化物，其是金属元素和硅的化合物。侧硅化物层设置在碳化硅半导体层的侧表面上并覆盖改性层。
[0007]根据第一方面，侧硅化物层覆盖SiC半导体层侧表面上的改性层。因此，当应力施加到SiC半导体装置时，施加到改性层的应力被缓和。因此，与SiC半导体装置不包括侧硅化物层的情况相比，可以抑制在SiC半导体层的侧表面上出现裂纹。
[0008]根据本公开的第二方面的SiC半导体装置包括SiC半导体层和侧硅化物层。SiC半导体层包括由SiC单晶制成的部分，并且具有主表面、与主表面相反的后表面以及连接主表面与后表面并由解理面形成的侧表面。SiC半导体层还包括改性层。改性层形成侧表面的靠近后表面的一部分，并且具有不同于SiC单晶的原子排列结构的SiC原子排列结构。侧硅化物层包括金属硅化物，其是金属元素和硅的化合物。侧硅化物层设置在碳化硅半导体层的侧表面上，并且与改性层的靠近后表面的一侧相邻。侧硅化物层在平行于主表面的方向上
面向碳化硅半导体层的由SiC单晶制成的部分并与该部分接触。
[0009]根据第二方面，由于侧硅化物层形成在SiC半导体层的侧表面上，与未形成侧硅化物层的情况相比，存在于SiC半导体层的侧表面上的改性层减少。结果，与不设置侧硅化物层的情况相比，可以抑制SiC半导体层的侧表面上出现裂纹。
[0010]根据本公开第三方面的SiC半导体装置的制造方法包括：制备包括SiC半导体层的SiC晶片，所述SiC半导体层包括SiC单晶并具有主表面和与主表面相反的后表面；沿着待切割直线在SiC半导体层的后表面上形成沟槽以产生裂纹；在形成所述沟槽的壁面上形成金属膜；通过热处理使包含在SiC半导体层中的硅与包含在金属膜中的金属元素起反应，在SiC半导体层的靠近壁面的一部分上形成包括金属硅化物的硅化物层；以及向SiC晶片施加应力以沿着与主表面正交的方向传播裂纹以及将SiC晶片切割成多个芯片。
[0011]根据上述制造方法，可以制造根据第一方面或第二方面的SiC半导体装置。因此，可以获得与根据第一方面或第二方面的SiC半导体装置相同的效果。
附图说明
[0012]通过参考附图进行的以下详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
[0013]图1是根据第一实施例的SiC半导体装置的透视图；
[0014]图2A是根据第一实施例的SiC半导体装置的横截面图；
[0015]图2B是图2A中的区域IIB的放大图；
[0016]图3是被包括在根据第一实施例的SiC半导体装置中的SiC半导体层的俯视图；
[0017]图4是示出根据第一实施例的SiC半导体装置的特定元件结构的横截面图；
[0018]图5A是示出根据第一实施例的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0019]图5B是示出图5A所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0020]图5C是示出图5B所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0021]图5D是示出图5C所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0022]图5E是示出图5D所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0023]图5F是示出图5E所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0024]图5G是示出图5F所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0025]图5H是示出图5G所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0026]图6是图5B中的SiC晶片的一部分的放大图；
[0027]图7是图5C中的SiC晶片的一部分的放大图；
[0028]图8是图5D中的SiC晶片的一部分的放大图；
[0029]图9是图5G中的SiC晶片的一部分的放大图；
[0030]图10A是示出根据比较例1的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0031]图10B是示出图10A所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的截面图；
[0032]图10C是示出图10B所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0033]图10D是示出图10C所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0034]图10E是示出图10D所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0035]图10F是示出图10E所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0036]图10G是示出图10F所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0037]图10H是示出图10G所示工艺之后的SiC半导体装置的制造工艺的横截面图；
[0038]图11是根据比较例1的SiC半导体装置的透视图；
[0039]图12是根据比较例1的SiC半导体装置的横截面图；
[0040]图13是其中安装了根据比较例1的SiC半导体装置的电源卡的一部分的横截面图；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅半导体装置，包括：碳化硅半导体层，其包括碳化硅单晶并具有主表面、与所述主表面相反的后表面和连接所述主表面与所述后表面并由解理面形成的侧表面，所述碳化硅半导体层还包括改性层，所述改性层形成所述侧表面的靠近所述后表面的一部分并且具有与所述碳化硅单晶的原子排列结构不同的碳化硅原子排列结构；和侧硅化物层，其包括作为金属元素和硅的化合物的金属硅化物，所述侧硅化物层设置在所述碳化硅半导体层的所述侧表面上并覆盖所述改性层。2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置，进一步包括：后硅化物层，其设置在所述碳化硅半导体层的所述后表面上并且包括作为金属元素和硅的化合物的金属硅化物，其中所述侧硅化物层延续到所述后硅化物层。3.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置，其中所述金属硅化物包括选自由Ni、Ti、Mo、Ta、Pt和Co构成的组的至少一种元素作为所述金属元素。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的碳化硅半导体装置，其中所述碳化硅半导体层的所述侧表面包括多个侧表面，所述改性层形成所述多个侧表面每个的靠近所述后表面的一部分，并且所述侧硅化物层连续地设置在所述多个侧表面的所有之上。5.一种碳化硅半导体装置，包括：碳化硅半导体层，其包括由碳化硅单晶制成的部分，并具有主表面、与所述主表面相反的后表面和连接所述主表面与所述后表面并由解理面形成的侧表面，所述碳化硅半导体层还包括改性层，所述改性层形成所述侧表面的靠近所述后表面的一部分，并且具有与所述碳化硅单晶的原子排列结构不同的碳化硅原子排列结构；和侧硅化物层，其包括作为金属元素和硅的化合物的金属硅化物，所述侧硅化物层设置在所述碳化硅半导体层的所述侧表面上，与所述改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：津间博基，南云裕司，植茶雅史，熊泽辉显，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社未来瞻科技株式会社，
类型：发明
国别省市：