制造半導(dǎo)體器件的方法
【專利摘要】一種制造半導(dǎo)體器件(100)的方法，具有以下步驟：制備具有彼此面對的第一主表面(16A)和第二主表面(16B)的半導(dǎo)體襯底(16)。在第一主表面(16A)上將半導(dǎo)體襯底(16)固定在粘著帶上(1)。將被粘著帶(1)固定的半導(dǎo)體襯底(16)放置在容置室(31)內(nèi)。從容置室(31)排氣，同時將粘著帶(1)的溫度保持在100℃或更高。在從容置室(31)排氣的步驟之后，降低半導(dǎo)體襯底(16)的溫度。在降低半導(dǎo)體襯底(16)的溫度的步驟之后，在半導(dǎo)體襯底(16)的第二主表面(16B)上形成電極(15)。結(jié)果，可以提供一種制造能夠減小半導(dǎo)體襯底和電極之間的接觸電阻的半導(dǎo)體器件的方法。
【專利說明】制造半導(dǎo)體器件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，更特別地，涉及一種制造半導(dǎo)體器件以 便實(shí)現(xiàn)減小的接觸電阻的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了在半導(dǎo)體器件中實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓，低損耗等等，已經(jīng)開始采用碳化硅 作為半導(dǎo)體器件的材料。碳化硅是一種帶隙大于硅的寬帶隙半導(dǎo)體，其已經(jīng)常規(guī)地廣泛地 用作半導(dǎo)體器件的材料。因此，通過采用碳化硅作為半導(dǎo)體器件的材料，半導(dǎo)體器件可以具 有高擊穿電壓，減小的導(dǎo)通電阻等等。此外，有利地，即使在高溫環(huán)境下，由此采用碳化硅作 為其材料的半導(dǎo)體器件也具有比采用硅作為其材料的半導(dǎo)體器件更少劣化的特性。
[0003] 這種采用碳化硅作為其材料的半導(dǎo)體器件的實(shí)例包括諸如MOSFET(金屬氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）的半導(dǎo)體器件，其根據(jù)預(yù)定閾值電壓控制溝道區(qū)中反型層的存在/ 不存在，由此導(dǎo)通和中斷電流。
[0004] 在制造半導(dǎo)體器件的步驟中，可以在半導(dǎo)體襯底被固定在粘著帶上的情況下加工 半導(dǎo)體襯底。例如，日本專利公布No. 2009-29995(專利文獻(xiàn)1)公開了一種在通過粘著帶 固定半導(dǎo)體襯底的情況下通過切割該半導(dǎo)體襯底來制造半導(dǎo)體器件的方法。
[0005] 引證文獻(xiàn)列表
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] PTDl :日本專利公布 No. 2009-29995


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題
[0009] 但是，當(dāng)在半導(dǎo)體襯底被固定在粘著帶上的情況下在半導(dǎo)體襯底上形成電極時， 半導(dǎo)體襯底和電極之間的接觸電阻會變大。
[0010] 鑒于上述問題提出本發(fā)明，并且其目的是提供一種制造半導(dǎo)體器件以便實(shí)現(xiàn)半導(dǎo) 體襯底和電極之間減小的接觸電阻的方法。
[0011] 問題的解決手段
[0012] 由于對在半導(dǎo)體襯底被固定在粘著帶上的情況下在半導(dǎo)體襯底上形成電極時在 半導(dǎo)體襯底和電極之間形成大接觸電阻的原因的不斷研究，發(fā)明人已經(jīng)獲取以下知識。
[0013] 具體地，在半導(dǎo)體襯底被固定在粘著帶上的情況下，例如通過濺射等在半導(dǎo)體襯 底上形成金屬膜時，由此固定半導(dǎo)體襯底的粘著帶的溫度會上升。粘著帶的溫度上升會導(dǎo) 致從粘著帶產(chǎn)生雜質(zhì)氣體，結(jié)果是形成在半導(dǎo)體襯底上的金屬膜被雜質(zhì)氣體氧化。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)當(dāng)隨后對金屬膜進(jìn)行退火以形成電極時，半導(dǎo)體襯底和電極之間的接觸電阻會增大。
[0014] 此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)同樣在電極上形成保護(hù)電極的情況下，雜質(zhì)氣體會氧化在電極和 保護(hù)電極之間的界面，從而可能會導(dǎo)致電極和保護(hù)電極之間劣化的粘著。對雜質(zhì)氣體成分 的分析已經(jīng)顯示雜質(zhì)氣體主要由H 20(水蒸氣）構(gòu)成。認(rèn)為這種H20(水蒸氣）與金屬膜的 反應(yīng)會導(dǎo)致金屬膜的氧化。
[0015] 本發(fā)明中制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟。制備具有彼此相反的第一主表面 和第二主表面的半導(dǎo)體襯底。在第一主表面處將半導(dǎo)體襯底固定在粘著帶上。將固定在粘 著帶上的半導(dǎo)體襯底放置在容置室內(nèi)。從容置室排氣，同時將粘著帶的溫度保持在KKTC或 更高。在從容置室排氣的步驟之后，降低半導(dǎo)體襯底的溫度。在降低半導(dǎo)體襯底的溫度的 步驟之后，在半導(dǎo)體襯底的第二主表面上形成電極。這里，"將半導(dǎo)體襯底固定在第一主表 面處的粘著帶上"的表述旨在還包括在另一層插入在第一主表面和粘著帶之間的情況下將 半導(dǎo)體襯底固定在粘著帶上的情況。
[0016] 在本發(fā)明中的制造半導(dǎo)體器件的方法中，將固定在粘著帶上的半導(dǎo)體襯底放置在 容置室內(nèi)，并且從容置室排氣，同時將粘著帶的溫度保持在100°c或更高。因此，粘著帶中包 含的或附著至粘著帶的液態(tài)水被蒸發(fā)成水蒸氣，并且水蒸氣從容置室排出，因此從半導(dǎo)體 襯底附近去除了水蒸氣。因此，可以抑制水蒸氣氧化形成在半導(dǎo)體襯底上的電極。這致使 減小了半導(dǎo)體襯底和電極之間的接觸電阻。而且，可以改善電極和保護(hù)電極之間的粘附性。
[0017] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，在從容置室排氣的步驟中，將容置室內(nèi) 的H2O分壓降至5 X KT4Pa或更低。因此，可以有效去除容置室內(nèi)的H20。
[0018] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，在從容置室排氣的步驟中，將粘著帶的 溫度保持在不小于120°c且不大于200°C。通過將粘著帶的溫度保持在120°C或更高，可以 更有效地去除粘著帶中的H 20。通過將粘著帶保持在200°C或更低，可以防止粘著帶特性的 改變。
[0019] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，在形成電極的步驟中，將容置室內(nèi)的 H2O分壓降至IXKT4Pa或更低。因此，可以更有效地去除容置室中的H20。
[0020] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，半導(dǎo)體器件是碳化硅半導(dǎo)體器件。因 此，可以制成具有較小接觸電阻的碳化硅半導(dǎo)體器件。
[0021] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，形成電極的步驟包括：在半導(dǎo)體襯底上 形成金屬層；并且對該金屬層進(jìn)行退火。因此，金屬層被合金化，由此可以減小半導(dǎo)體襯底 和電極之間的接觸電阻。
[0022] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，利用濺射方法執(zhí)行形成金屬層的步驟。 因此，可以精確制造金屬層。
[0023] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，在形成金屬層的步驟中，在冷卻半導(dǎo)體 襯底的同時形成金屬層。因此，將固定半導(dǎo)體襯底的粘著帶冷卻，由此抑制從粘著帶產(chǎn)生水 蒸氣。
[0024] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，形成金屬層的步驟包括以下步驟：將半 導(dǎo)體襯底傳送至膜形成室，膜形成室被提供為連接到容置室；并且在膜形成室中在半導(dǎo)體 襯底上形成金屬層。通過將膜形成室與容置室分離，能更加確保抑制金屬層被從粘著帶產(chǎn) 生的H 2O氧化。
[0025] 優(yōu)選地，在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，在形成金屬層的步驟中，金屬層被形成 為具有小于6%的面內(nèi)膜厚度分布。因此，形成具有這種小面內(nèi)膜厚度分布的金屬層以減小 特性變化，由此改善器件良率。
[0026] 發(fā)明的有益效果
[0027] 從上述說明顯而易見地，可以提供一種制造半導(dǎo)體器件以便在半導(dǎo)體襯底和電極 之間實(shí)現(xiàn)減小的接觸電阻的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件構(gòu)造的截面示意圖。
[0029] 圖2是示意性示出制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
[0030] 圖3是示意性示出制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
[0031] 圖4是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第一步驟的截 面示意圖。
[0032] 圖5是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第二步驟的截 面示意圖。
[0033] 圖6是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第三步驟的截 面示意圖。
[0034] 圖7是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第四步驟的截 面示意圖。
[0035] 圖8是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第五步驟的截 面示意圖。
[0036] 圖9是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第六步驟的截 面示意圖。
[0037] 圖10是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第七步驟的截 面示意圖。
[0038] 圖11是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第八步驟的截 面示意圖。
[0039] 圖12是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第八步驟的透 視圖。
[0040] 圖13是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第九步驟的截 面示意圖。
[0041] 圖14是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第十步驟的截 面示意圖。
[0042] 圖15是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第十一步驟的 截面示意圖。
[0043] 圖16是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第十二步驟的 截面示意圖。
[0044] 圖17是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的第十三步驟的 截面示意圖。
[0045] 圖18是示意性說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046] 以下參考【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一個實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意在下述附圖中，相同或相應(yīng)的 部分由相同參考符號指定且不再重復(fù)說明。
[0047] 首先說明示例性半導(dǎo)體器件，其利用根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的制造方法制造。以 下首先說明作為半導(dǎo)體器件的MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）的構(gòu)造。
[0048] 參考圖1，MOSFET 100主要具有襯底10和電極部80。襯底10例如具有基礎(chǔ)襯底 11以及外延層20。外延層20具有漂移區(qū)21，體區(qū)22,源極區(qū)23以及P +區(qū)24。
[0049] 基礎(chǔ)襯底11例如由碳化硅（SiC)制成并且為具有η型導(dǎo)電性的襯底?；A(chǔ)襯底 11以高濃度包含諸如N(氮）的η型雜質(zhì)（具有η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)）。
[0050] 體區(qū)22具有ρ型導(dǎo)電性。該對體區(qū)22彼此離開地形成在漂移區(qū)21中，以便包括 襯底10的主表面10Α。各個體區(qū)22中包含的ρ型雜質(zhì)的實(shí)例包括Al (鋁），Β(硼）等。其 中比基礎(chǔ)襯底11中包含的η型雜質(zhì)的濃度低的濃度，例如以IXlO17cnT 3的濃度包含ρ型雜 質(zhì)。
[0051] 各個源極區(qū)23都是具有η型導(dǎo)電性的η型區(qū)。源極區(qū)23形成在該對體區(qū)22中 并由該對體區(qū)22中的每一個圍繞，以便包括襯底10的主表面10Α。源極區(qū)23以高于漂移 區(qū)21中包含的η型雜質(zhì)的濃度，例如以IX IO2tlCnT3的濃度包含諸如P(磷）的η型雜質(zhì)。
[0052] 各個ρ+區(qū)24是具有ρ型導(dǎo)電性的ρ型區(qū)。當(dāng)從形成在該對體區(qū)22的一個中的 源極區(qū)23觀察時，ρ+區(qū)24形成在與在另一體區(qū)22中形成的源極區(qū)23相反的一側(cè)，以便包 括襯底10的主表面1〇Α。ρ+區(qū)24以比包含在體區(qū)22中的ρ型雜質(zhì)的濃度高的濃度，例如 以I X IO2tlCnT3的濃度，包含諸如Al或B的ρ型雜質(zhì)。
[0053] 電極部80包括作為柵極絕緣膜的柵極氧化物膜30 (絕緣膜），柵電極40, 一對源 電極50 (源極接觸電極），層間絕緣膜60,表面保護(hù)電極70以及鈍化膜90。
[0054] 柵極氧化物膜30形成在襯底10的主表面IOA上并與其接觸，以便從一個源極區(qū) 23的上表面延伸至源極區(qū)23的上表面。柵極氧化物膜30優(yōu)選包括氧化硅膜和氮化硅膜的 至少一種，例如由二氧化硅（SiO 2)制成。
[0055] 柵電極40設(shè)置為與柵極氧化物膜30接觸以便從一個源極區(qū)23上的部分延伸至 另一源極區(qū)23上的部分。此外，柵電極40由諸如多晶硅或Al的導(dǎo)體制成。
[0056] 源電極50設(shè)置為與襯底10的主表面IOA接觸，在離開柵極氧化物膜30的方向上 從該對源極區(qū)23的相應(yīng)部分延伸，并且到達(dá)ρ+區(qū)24上的部分。
[0057] 層間絕緣膜60提供為與柵電極40以及柵極氧化物膜30接觸。層間絕緣膜60將 柵電極40和各個源電極50彼此電絕緣。
[0058] 表面保護(hù)電極70形成為與源電極50接觸，并且由諸如Al的導(dǎo)體制成。此外，表 面保護(hù)電極70通過源電極50電連接到源極區(qū)23。
[0059] 鈍化膜90形成為在柵電極40上從表面保護(hù)電極70的一側(cè)延伸至表面保護(hù)電極 70的另一側(cè)。這種鈍化膜90例如由SiO 2制成，并具有將表面保護(hù)電極70和柵電極40與 外部電絕緣的功能以及保護(hù)MOSFET 100的功能。
[0060] 此外，MOSFET 100包括漏電極15以及背側(cè)表面保護(hù)電極17。
[0061] 漏電極15形成為與基礎(chǔ)襯底11的其上形成了漂移區(qū)21的一個主表面相反的另 一主表面接觸。這種漏電極15可以由能與基礎(chǔ)襯底11歐姆接觸的材料制成，例如NiSi (鎳 硅）或其他材料。以此方式，漏電極15電連接至基礎(chǔ)襯底11。
[0062] 背側(cè)表面保護(hù)電極17形成為與漏電極15的與基礎(chǔ)襯底11相反的主表面接觸。背 側(cè)表面保護(hù)電極17例如具有包括Ti層、Pt層以及Au層的堆疊結(jié)構(gòu)。
[0063] 下文參考圖2和圖3說明制造本發(fā)明該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的方法。
[0064] 參考圖4,首先，作為步驟（S10:圖2)，執(zhí)行襯底制備步驟。首先，執(zhí)行基礎(chǔ)襯底制 備步驟。在本步驟中，切割例如由4H_SiC制成的晶錠（未示出）以制備由碳化硅制成并具 有η型導(dǎo)電性（第一導(dǎo)電類型）的基礎(chǔ)襯底11。
[0065] 隨后，執(zhí)行外延層形成步驟。在本步驟中，在基礎(chǔ)襯底11的主表面IlA上，例如借 助外延生長形成由碳化硅制成并具有η型導(dǎo)電性的外延層20。
[0066] 隨后，作為步驟（S20 :圖2)，執(zhí)行上表面元件結(jié)構(gòu)形成步驟。在本步驟（S20 :圖2) 中，執(zhí)行下述步驟（S21 :圖3)至步驟（S28 :圖3)以制備中間半導(dǎo)體襯底16 (參見圖10)， 其中上表面元件結(jié)構(gòu)12形成在基礎(chǔ)襯底11上。
[0067] 首先，作為步驟（S21 :圖3)，執(zhí)行離子注入步驟。在本步驟（S21 :圖3)中，參考圖 5,例如首先將Al (鋁）離子注入包括襯底10的主表面IOA的區(qū)域中，由此在外延層20中 形成P型導(dǎo)電性（第二導(dǎo)電類型）的體區(qū)22。隨后，例如在比其中已經(jīng)注入Al離子的深度 淺的深度處，將P(磷）離子諸如各個體區(qū)22中，由此形成η型導(dǎo)電性的源極區(qū)23。隨后， 例如將Al離子進(jìn)一步注入體區(qū)22,由此形成相鄰于源極區(qū)23的P +區(qū)24,其具有與源極區(qū) 23相同的深度，并具有p型導(dǎo)電性。此外，在外延層20中，其中沒有形成體區(qū)22,源極區(qū)23 以及P +區(qū)24的區(qū)域用作漂移區(qū)21。
[0068] 隨后，作為步驟（S22:圖3)，執(zhí)行活化退火。在本步驟（S22:圖3)中，通過加熱襯 底10,活化在上述步驟（S21:圖3)中注入的雜質(zhì)。因此，在具有其中注入了雜質(zhì)的區(qū)域中 產(chǎn)生所需載流子。
[0069] 隨后，作為步驟（S23 :圖3)，執(zhí)行柵極氧化物膜形成步驟。在本步驟（S23 :圖3) 中，參考圖6,例如通過在包含氧的氣氛下加熱襯底10,由SiO2 (二氧化硅）制成的柵極氧 化物膜30形成為覆蓋主表面10A。
[0070] 隨后，作為步驟（S24:圖3)，執(zhí)行柵電極形成步驟。在本步驟（S24:圖3)中，參考 圖7,例如采用LPCVD (低壓化學(xué)氣相沉積）方法形成柵電極40,其由包含雜質(zhì)的多晶硅制 成，位于柵極氧化物膜30上并與其接觸。
[0071] 隨后，作為步驟（S25:圖3)，執(zhí)行層間絕緣膜形成步驟。在本步驟（S25:圖3)中， 參考圖8,例如采用P (等離子體）-CVD方法形成由SiO2制成的層間絕緣膜，以便覆蓋柵極 氧化物膜30和柵電極40。
[0072] 隨后，作為步驟（S26 :圖3)，執(zhí)行源電極形成步驟。在本步驟（S26 :圖3)中，參考 圖9,首先從將要形成源電極50的區(qū)域移除層間絕緣膜60和柵極氧化物膜30,由此形成其 中暴露源極區(qū)23和P +區(qū)24的區(qū)域。
[0073] 隨后，例如，采用濺射以在各個區(qū)域上形成金屬層（未示出）。金屬層例如由Ni、 NiSi、TiSi或TiAlSi制成。隨后，加熱金屬層以硅化金屬層的至少一部分，由此形成源電 極50。
[0074] 隨后，作為步驟（S27 :圖3)，執(zhí)行表面保護(hù)電極形成步驟。在本步驟（S27 :圖3) 中，參考圖10,表面保護(hù)電極70形成在源電極50上并與其接觸。具體地，首先，例如采用濺 射形成由Ta、TaN、Ti、TiN或TiW制成的第一電極層（未示出），其位于源電極50上并與其 接觸。隨后，在第一電極層上形成由Al、AISi或AlSiCu制成的第二電極層（未示出）。以 此方式，表面保護(hù)電極70形成為具有其中上述電極層彼此堆疊的結(jié)構(gòu)。替代地，對于第一 電極層來說，第一電極層可形成為具有其中由Ta和TaN制成的電極層彼此堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0075] 隨后，作為步驟（S28 :圖3)，執(zhí)行鈍化膜形成步驟。在本步驟（S28 :圖3)中，例如 采用CVD方法形成由SiO2制成的鈍化膜90以便覆蓋表面保護(hù)電極70。
[0076] 以此方式，制備具有彼此相反的第一主表面16A以及第二主表面16B的中間半導(dǎo) 體襯底16。
[0077] 隨后，作為步驟（S30 :圖2)，執(zhí)行框架粘著步驟。在本步驟（S30 :圖2)中，參考圖 11和圖12,將處于上表面兀件結(jié)構(gòu)12 -側(cè)的中間半導(dǎo)體襯底16的第一主表面16A置于粘 著帶1上以粘著，由此通過粘著帶1支撐中間半導(dǎo)體襯底16。具體地，如圖12中所示，首 先，制備由金屬制成的環(huán)形框架2。隨后，將粘著帶1設(shè)置并保持在環(huán)形框架2處以封閉延 伸穿過環(huán)形框架2的孔。在通過環(huán)形框架2由此保持粘著帶1的情況下，粘著帶1確定地 具備表面平整度。隨后，將中間半導(dǎo)體襯底16置于粘著帶1上以粘著，以便上表面元件結(jié) 構(gòu)12 -側(cè)處的第一主表面16A與粘著帶1的粘著表面接觸。因此，由此粘著至粘著帶1的 中間半導(dǎo)體襯底16被保持在由環(huán)形框架2的內(nèi)周面圍繞的位置。以此方式，在第一主表面 16A處將中間半導(dǎo)體襯底16固定在粘著帶1上。
[0078] 應(yīng)當(dāng)注意可以采用具有各種構(gòu)造的粘著帶作為粘著帶1，并且一種示例性可采用 的粘著帶是采用聚酯作為基礎(chǔ)材料，采用丙烯酸粘著劑作為粘著劑并且采用聚酯作為分隔 帶的粘著帶。此外，粘著帶中可能包含或吸收有H 2O分子。優(yōu)選地用作粘著帶1的是在借助 諸如紫外線的能量線輻照時粘著強(qiáng)度下降的粘著帶。紫外線固化樹脂是在借助諸如紫外線 的能量線輻照時粘著強(qiáng)度下降的示例性材料。替代地，對于粘著帶1來說，可以采用具有在 加熱時粘著強(qiáng)度下降的粘著帶。熱固化樹脂是具有在加熱時粘著強(qiáng)度下降的示例性材料。
[0079] 隨后，作為步驟（S40 :圖2)，執(zhí)彳丁背側(cè)表面研磨步驟。在本步驟（S40 :圖2)中，在 通過粘著帶1支撐中間半導(dǎo)體襯底16時，研磨處于基礎(chǔ)襯底11 一側(cè)處的中間半導(dǎo)體襯底 16的第二主表面16B。具體地，參考圖13,首先在環(huán)形框架2的軸向方向上通過按壓構(gòu)件 13按壓粘著帶1的與其保持中間半導(dǎo)體襯底16的一側(cè)相反的主表面。因此，粘著帶1彈性 形變，由此通過粘著帶1保持的中間半導(dǎo)體襯底16的至少第二主表面16B從通過環(huán)形框架 2的內(nèi)周面圍繞的位置偏離。隨后，將中間半導(dǎo)體襯底16的第二主表面16B向諸如研磨器 (未示出）的研磨裝置的研磨表面推壓，以便研磨基礎(chǔ)襯底11，由此如圖14中所示，將中間 半導(dǎo)體襯底16減薄至所需厚度。
[0080] 隨后，執(zhí)行粘著帶更換步驟。在本步驟中，在完成上述步驟（S40)并且通過按壓構(gòu) 件13完成粘著帶1的按壓之后更換粘著帶1?？梢酝ㄟ^更換粘著帶1來避免由于粘著帶1 上的損傷而造成的缺陷，其可能由于彈性形變等而在步驟（S40:圖2)中被損傷。
[0081] 隨后，作為步驟（S50 :圖2)，執(zhí)行半導(dǎo)體襯底放置步驟。具體地，將固定在粘著帶 1上的中間半導(dǎo)體襯底16放置在容置室31中。容置室31例如連接至真空泵，提供真空泵 以能排出容置室31中的氣體。
[0082] 隨后，作為步驟（S60 :圖2)，執(zhí)行脫氣熱處理步驟。具體地，從容置室31排出氣體 的同時例如利用加熱器將粘著帶1和中間半導(dǎo)體襯底16加熱至KKTC或更高。以此方式， 排出存在于容置室31中的氣體。優(yōu)選地，在本步驟（S60 :圖2)中，容置室中的H2O分壓降 至5Xl(T4Pa或更低，更優(yōu)選降至1.5Xl(T 4Pa。此外，在本步驟（S60:圖2)中，粘著帶1和 中間半導(dǎo)體襯底16中每一個的溫度優(yōu)選都保持在不小于120°C且不大于200°C。而且，在 本步驟（S60 :圖2)中，粘著帶1和中間半導(dǎo)體襯底16中每一個的溫度優(yōu)選都保持在不小 于140°C且不大于180°C，更優(yōu)選不小于150°C且不大于170°C。
[0083] 隨后，作為步驟（S70 :圖2)，執(zhí)行半導(dǎo)體襯底冷卻步驟。具體地，在從容置室排氣 的同時將中間半導(dǎo)體襯底16和粘著帶1中每一個的溫度保持在KKTC或更高的步驟之后， 停止中間半導(dǎo)體襯底16以及粘著帶1的加熱，并且中間半導(dǎo)體襯底16以及粘著帶1中的 每一個的溫度都從KKTC或更高降至室溫。中間半導(dǎo)體襯底16和粘著帶1可以通過冷卻機(jī) 構(gòu)（未示出）被強(qiáng)制冷卻或通過自然冷卻而被冷卻。
[0084] 隨后，執(zhí)行背側(cè)電極形成步驟。背側(cè)電極形成步驟包括以下步驟：在中間半導(dǎo)體襯 底16上形成金屬層14 ;以及對金屬層14進(jìn)行退火。具體地，首先，作為步驟（S80 :圖2)， 執(zhí)行金屬層形成步驟。在步驟（S80 :圖2)中，參考圖18,將上述步驟（S70 :圖2)中冷卻的 中間半導(dǎo)體襯底16從膜形成裝置34的容置室31傳送至膜形成室32,膜形成室32被提供 為通過連接部33連接至容置室31。中間半導(dǎo)體襯底16優(yōu)選在從容置室31、連接部33以 及膜形成室32排氣的情況下，從容置室31通過連接部33傳送至膜形成室32。參考圖15， 在膜形成室32內(nèi)，在通過粘著帶1支撐中間半導(dǎo)體襯底16時，例如由NiSi制成的金屬層 14形成在中間半導(dǎo)體襯底16的第二主表面16B上。應(yīng)當(dāng)注意在降低中間半導(dǎo)體襯底16的 溫度的步驟之后形成金屬層14。
[0085] 這種金屬層14例如由TiAlSi等制成。金屬層14優(yōu)選利用濺射方法形成?？梢越?助沉積形成金屬層14。金屬層14優(yōu)選具有小于6%，更優(yōu)選5 %或更小，進(jìn)一步優(yōu)選3. 5% 或更小的面內(nèi)膜厚度分布。應(yīng)當(dāng)注意術(shù)語"金屬層的面內(nèi)膜厚度分布"是指通過將金屬層 的最大膜厚和金屬層的最小膜厚之間的差除以平均膜厚而得到的百分?jǐn)?shù)值。
[0086] 在形成金屬層的步驟中，金屬層14優(yōu)選在冷卻中間半導(dǎo)體襯底16的同時形成在 中間半導(dǎo)體襯底16上。中間半導(dǎo)體襯底16例如可以利用與中間半導(dǎo)體襯底16接觸的冷 卻機(jī)構(gòu)（未示出）進(jìn)行冷卻。
[0087] 隨后，作為步驟（S90 :圖2)，執(zhí)行退火步驟。通過加熱上述步驟（S80 :圖2)中形 成的金屬層14,金屬層14合金化到漏電極15中。具體地，參考圖16,例如通過激光輻照局 部加熱金屬層14,由此硅化至少一部分金屬層14以形成漏電極15。漏電極15優(yōu)選具有小 于6 %，更優(yōu)選5 %或更小，進(jìn)一步優(yōu)選3. 5 %或更小的面內(nèi)膜厚度分布。通過采用激光輻照 作為加熱金屬層14的方法，在更容易地局部加熱金屬層14的同時抑制相鄰于金屬層14的 區(qū)域的溫度上升。以此方式，漏電極15形成在中間半導(dǎo)體襯底16的第二主表面16B上。
[0088] 隨后，作為步驟（S100 :圖2)，執(zhí)行背側(cè)表面保護(hù)電極形成步驟。在本步驟（S100 : 圖2)中，參考圖17,在中間半導(dǎo)體襯底16被粘著帶1支撐時，背側(cè)表面保護(hù)電極17形成在 漏電極15上并與其接觸。背側(cè)表面保護(hù)電極17例如由Ti/Pt/Au制成。具體地，首先，例 如采用濺射在漏電極15上并與其接觸地形成第一電極層（未示出），其由Ti、TiN、TiW或 NiCr制成。同樣地，隨后采用濺射在第一電極層上形成第二電極層（未示出），其由Pt或 Ni制成。同樣地，隨后采用濺射在第二電極層上形成第三電極層（未示出），其由Au或Ag 制成。以此方式，背側(cè)表面保護(hù)電極17形成在漏電極15上，從而具有其中上述電極層彼此 堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0089] 隨后，執(zhí)行切割步驟。在本步驟中，在粘著至其上形成了背側(cè)表面保護(hù)電極17的 主表面的粘著帶1支撐的中間半導(dǎo)體襯底16時，在厚度方向上切割中間半導(dǎo)體襯底16,由 此獲得多個MOSFET 100。例如借助激光切割或劃片執(zhí)行這種切割。通過執(zhí)行上述步驟，制 成MOSFET 100,由此完成本實(shí)施例中的制造半導(dǎo)體器件的方法。
[0090] 應(yīng)當(dāng)注意可以采用構(gòu)造為上述實(shí)施例的每一個中的η型導(dǎo)電性和p型導(dǎo)電性彼此 替代的M0SFET。而且，在上述說明中，已經(jīng)說明了作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個實(shí)例的平 面型MOSFET，但是本發(fā)明不限于此。例如，半導(dǎo)體器件例如可以是溝槽型MOSFET、IGBT (絕 緣柵雙極晶體管）等等。
[0091] 而且，在上述說明中，說明了作為襯底10的材料的碳化硅襯底，但是本發(fā)明不限 于此。襯底10的材料的實(shí)例可以包括Si (硅）、GaAs (砷化鎵）、GaN(氮化鎵）等。
[0092] 下文說明本實(shí)施例的制造方法的功能和效果。
[0093] 在制造本實(shí)施例的MOSFET 100的方法中，將固定在粘著帶1上的中間半導(dǎo)體襯底 16放置在容置室31中，并且從容置室排氣，同時將粘著帶1的溫度保持在KKTC或更高。 換言之，使容置室31中的壓力小于1個大氣壓。因此，粘著帶1中包含的或附著至粘著帶 1的液態(tài)水被蒸發(fā)成水蒸氣，并且水蒸氣從容置室31中排出，由此從中間半導(dǎo)體襯底16附 近去除水蒸氣。因此，可以抑制水蒸氣氧化形成在中間半導(dǎo)體襯底16上的漏電極15。這致 使中間半導(dǎo)體襯底16和漏電極15之間減小的接觸電阻。而且，可以改善漏電極15和背側(cè) 表面保護(hù)電極17之間的粘著性。
[0094] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，在從容置室31排氣的步驟中， 容置室31中的H2O分壓降至5 X KT4Pa或更低。因此，可以有效去除容置室31中的H20。
[0095] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，在從容置室31排氣的步驟中， 粘著帶1的溫度保持在不小于120°C且不大于200°C。通過將粘著帶1保持在120°C或更 高，可以有效去除粘著帶1中的H 20。通過將粘著帶保持在200°C或更低，可以防止粘著帶1 的特性改變。
[0096] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，在形成漏電極15的步驟中，容 置室31中的H2O分壓降至IX KT4Pa或更低。以此方式，可以有效去除容置室31中的H20。
[0097] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，MOSFET是碳化硅M0SFET。因 此，可以制造具有較小接觸電阻的碳化硅MOSFET。
[0098] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，形成漏電極15的步驟包括以下 步驟：在中間半導(dǎo)體襯底16上形成金屬層14 ;以及對金屬層14進(jìn)行退火。因此，使金屬層 14合金化，由此可以降低中間半導(dǎo)體襯底16和漏電極15之間的接觸電阻。
[0099] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，利用濺射方法執(zhí)行形成金屬層 14的步驟。因此，可以精確制造金屬層14。
[0100] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，在形成金屬層14的步驟中，形 成金屬層14的同時冷卻中間半導(dǎo)體襯底16。因此，冷卻了固定中間半導(dǎo)體襯底16的粘著 帶1，由此抑制來自粘著帶1的水蒸氣的產(chǎn)生。
[0101] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，形成金屬層14的步驟包括以下 步驟：將中間半導(dǎo)體襯底16傳送至被提供為連接至容置室31的膜形成室32 ;以及在膜形 成室32中的中間半導(dǎo)體襯底16上形成金屬層14。通過將膜形成室32與容置室31隔離， 可以更加確保抑制金屬層14被從粘著帶產(chǎn)生的H 2O氧化。
[0102] 而且，根據(jù)本實(shí)施例中的制造 MOSFET 100的方法，在形成金屬層14的步驟中，金 屬層14形成為具有小于6%的面內(nèi)膜厚度分布。因此，形成具有這種較小面內(nèi)膜厚度分布 的金屬層14以減小特性變化，由此提高器件良率。
[0103] [實(shí)例]
[0104] 在本實(shí)例中驗(yàn)證以下內(nèi)容：利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的制造方法以及根據(jù)比較例的 制造方法制造的半導(dǎo)體器件中的每一個的金屬層14(電極層）的膜厚度分布；背側(cè)電極 15 (NiSi電極）和碳化硅襯底10之間的接觸電阻；以及背側(cè)電極15和背側(cè)表面保護(hù)電極 17之間的管芯剪切強(qiáng)度。
[0105] 首先解釋根據(jù)本發(fā)明的制造實(shí)例的樣本的方法以及根據(jù)比較例的制造樣本的方 法。首先，如實(shí)施例中所述，制備具有形成在其上的半導(dǎo)體元件的碳化硅襯底10。碳化硅襯 底10具有400 μ m的厚度并具有4英寸直徑。其上形成半導(dǎo)體元件的碳化硅襯底10的表 面粘著至并固定在粘著帶1上。通過研磨碳化硅襯底10的與粘著至粘著帶1的表面相反 的表面，使碳化硅襯底10具備100 μ m的厚度。
[0106] 在根據(jù)本發(fā)明實(shí)例的樣本中，將固定在粘著帶1上的碳化硅襯底10放置在加熱室 中，并且在其中的H2O分壓為5X KT4Pa的情況下在120°C下加熱。根據(jù)比較例的樣本不經(jīng) 歷這種加熱處理。
[0107] 隨后，在碳化硅襯底10保持為粘著至粘著帶1的情況下，利用濺射設(shè)備形成金屬 層14。隨后，在碳化娃襯底10保持為粘著至粘著帶1時，執(zhí)打激光退火以將金屬層14合金 到背側(cè)電極15中。在這種背側(cè)電極15上，形成背側(cè)表面保護(hù)電極17。背側(cè)表面保護(hù)電極 17形成為具有Ti/Pt/Au的三層結(jié)構(gòu)。在碳化硅襯底10保持為粘著至粘著帶1的情況下， 將碳化硅襯底10切割成芯片。測量芯片形式的器件的背側(cè)電極15和碳化硅襯底10之間 的接觸電阻以及背側(cè)電極15和背側(cè)表面保護(hù)電極17之間的管芯剪切強(qiáng)度。此外，測量金 屬層14的膜厚度分布。
[0108] 下文說明測量管芯剪切強(qiáng)度的方法。首先，制備芯片，其通過切割為具有 I. 5_X1. 5_的尺寸而形成。在芯片的背側(cè)表面保護(hù)電極17-側(cè)面向下的情況下，借助管 芯鍵合，采用AuSn焊料將芯片固定在襯底上。在芯片固定在襯底上的情況下，剪切工具在 與襯底水平的方向上推出背側(cè)表面保護(hù)電極17。通過測量推力，測量背側(cè)表面保護(hù)電極17 和背側(cè)電極15之間的管芯剪切強(qiáng)度。
[0109] [表 1]
[0110]

【權(quán)利要求】
1. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟： 制備具有彼此相反的第一主表面和第二主表面的半導(dǎo)體襯底； 將所述半導(dǎo)體襯底固定在所述第一主表面處的粘著帶上； 將固定在所述粘著帶上的所述半導(dǎo)體襯底放置在容置室內(nèi)； 從所述容置室排氣，同時將所述粘著帶的溫度保持在100°c或更高； 在從所述容置室排氣的步驟之后，降低所述半導(dǎo)體襯底的溫度；以及 在降低所述半導(dǎo)體襯底的溫度的步驟之后，在所述半導(dǎo)體襯底的所述第二主表面上形 成電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在從所述容置室排氣的步驟 中，將所述容置室中的H20分壓降至5 X l(T4Pa或更低。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在從所述容置室排氣的步 驟中，將所述粘著帶的溫度保持在不小于120°C且不大于200°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述半導(dǎo)體器 件是碳化硅半導(dǎo)體器件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，形成所述電極 的步驟包括以下步驟：在所述半導(dǎo)體襯底上形成金屬層；并且對所述金屬層進(jìn)行退火。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成所述金屬層的步驟中， 將所述容置室內(nèi)的H20分壓降至IX l(T4Pa或更低。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，利用濺射方法執(zhí)行形成所 述金屬層的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成所述金 屬層的步驟中，在冷卻所述半導(dǎo)體襯底的同時形成所述電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，形成所述金屬 層的步驟包括以下步驟：將所述半導(dǎo)體襯底傳送至膜形成室，所述膜形成室被提供為連接 到所述容置室；并且在所述膜形成室中在所述半導(dǎo)體襯底上形成所述金屬層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5至9中的任一項(xiàng)所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成所述 金屬層的步驟中，所述金屬層被形成為具有小于6%的面內(nèi)膜厚度分布。
【文檔編號】H01L21/336GK104350579SQ201380028417
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】北林弘之 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社