碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法。在利用激光將p型雜質(zhì)注入到SiC基板的情況下，難以控制濃度。因此，在SiC基板的不需要控制濃度的區(qū)域中，通過(guò)激光形成p型的雜質(zhì)區(qū)。由此，通過(guò)溫度比離子注入工藝更低的工藝來(lái)制造高耐壓的SiC半導(dǎo)體裝置。提供一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備以下步驟：在第一導(dǎo)電型的碳化硅基板的一側(cè)的主面形成第一導(dǎo)電型的漂移層，該第一導(dǎo)電型的漂移層的濃度比碳化硅基板更低；在漂移層的正面?zhèn)?，通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)；以與漂移層接觸的方式形成肖特基電極；以及在碳化硅基板的另一側(cè)的主面形成陰極電極。
【專利說(shuō)明】
碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有通過(guò)離子注入將P型雜質(zhì)注入到碳化硅(以下，記載為SiC)基板的整個(gè)正面(例如，專利文獻(xiàn)I?4)。另外，已知有通過(guò)使用激光而將P型雜質(zhì)注入到SiC基板的整個(gè)正面(例如，專利文獻(xiàn)5?6和非專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)第2007-227655號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)第2000-277448號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平第08-148443號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)第2013-232553號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)平第08-264468號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)第2004-158702號(hào)公報(bào)
[0011]非專利文獻(xiàn)1:應(yīng)用物理第70卷第2號(hào)(2001)188頁(yè)?190頁(yè)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問(wèn)題
[0013]通過(guò)使用激光，能夠在溫度比離子注入的情況更低的工藝中，將P型雜質(zhì)注入到SiC基板。但是，在使用激光而將P型雜質(zhì)注入到SiC基板的情況下，難以控制雜質(zhì)的濃度。
[0014]技術(shù)方案
[0015]在本發(fā)明的第一方式中，提供一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備以下步驟:在第一導(dǎo)電型的碳化硅基板的一側(cè)的主面形成第一導(dǎo)電型的漂移層，該第一導(dǎo)電型的漂移層的濃度比所述碳化硅基板更低;在漂移層的正面?zhèn)龋ㄟ^(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)；以與漂移層接觸的方式形成肖特基電極；以及在碳化硅基板的另一側(cè)的主面形成陰極電極。
[0016]第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)可以包括在漂移層與肖特基電極接觸的區(qū)域的外周部形成的環(huán)狀的電場(chǎng)緩和區(qū)。
[0017 ] 第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)可以包括比電場(chǎng)緩和區(qū)更靠近內(nèi)周側(cè)而選擇性地形成的多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)。
[0018]第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)可以包括比環(huán)狀的電場(chǎng)緩和區(qū)更靠近外周側(cè)而設(shè)置的一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)。
[0019]碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法在形成第一導(dǎo)電型的漂移層的步驟之后并且在形成電場(chǎng)控制區(qū)的步驟之前，還可以具備形成一個(gè)以上的溝槽的步驟。一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)可以形成在一個(gè)以上的溝槽中。
[0020]第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)可以包括比一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)更靠近外周側(cè)而設(shè)置的環(huán)狀的溝道阻止區(qū)。碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法還可以具備以下步驟:以與漂移層接觸的方式形成絕緣膜;在形成絕緣膜的步驟之后，以與溝道阻止區(qū)和絕緣膜接觸的方式形成溝道阻止電極;在形成肖特基電極的步驟之后，以與肖特基電極接觸的方式形成陽(yáng)極電極。溝道阻止電極與陽(yáng)極電極之間可以被絕緣膜覆蓋。
[0021]碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法還可以具備以下步驟:形成與一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)連接的場(chǎng)板電極。
[0022]碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法還可以具備以下步驟:形成與選擇性地形成的多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)歐姆連接的歐姆電極；以及在形成歐姆電極的步驟之后，以與肖特基電極和歐姆電極接觸的方式形成陽(yáng)極電極。
[0023]肖特基電極和歐姆電極可以是相同的材料。歐姆電極和陽(yáng)極電極可以是相同的材料。
[0024]通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)的步驟可以具有以下步驟:在漂移層形成具有多個(gè)開(kāi)口的掩膜層；以及在將漂移層暴露于含有鋁的氣體的狀態(tài)下，通過(guò)向漂移層照射激光，將鋁通過(guò)多個(gè)開(kāi)口而注入到漂移層。
[0025]通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)的步驟可以具有以下步驟:在漂移層堆疊鋁層;使鋁層圖案化而形成多個(gè)圖案；以及通過(guò)向多個(gè)圖案照射激光，將鋁通過(guò)多個(gè)圖案而注入到漂移層。
[0026]通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)的步驟還可以具有去除多個(gè)圖案的步驟。
[0027]形成電場(chǎng)控制區(qū)的步驟的激光摻雜技術(shù)中的激光光源可以是KrF、ArF、XeF、XeCl和YAG3co中的任意一個(gè)。
[0028]需要說(shuō)明的是，上述本發(fā)明的內(nèi)容未列舉本發(fā)明的所有特征。另外，這些特征群的再組合也可以成為又一發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為第一實(shí)施例的SiC-SBD100的截面圖。
[0030]圖2為示出SiC-SBDlOO的上表面圖。
[0031 ]圖3為示出SiC-SBDlOO的制造流程200的圖。
[0032]圖4A為示出以與漂移層14接觸的方式形成掩膜層20的步驟的圖。
[0033]圖4B為示出在掩膜層20形成多個(gè)開(kāi)口21的步驟的圖。
[0034]圖4C為示出通過(guò)照射激光22而將鋁注入到漂移層14的步驟的圖。
[0035]圖4D為示出去除掩膜層20后的狀態(tài)的圖。
[0036]圖5A為示出堆疊Al層24的步驟的圖。
[0037]圖5B為示出在Al層24形成多個(gè)圖案的步驟的圖。
[0038]圖5C為示出通過(guò)照射激光22而將鋁注入到漂移層14的步驟的圖。
[0039]圖為示出將Al層24的多個(gè)圖案去除后的狀態(tài)的圖。
[0040]圖6為第二實(shí)施例的SiC-SBD110的截面圖。
[0041 ]圖7A為示出在耐壓結(jié)構(gòu)部62形成溝槽48的步驟的圖。
[0042]圖7B為示出在溝槽48中形成場(chǎng)限環(huán)36的步驟的圖。
[0043]圖7C為示出在耐壓結(jié)構(gòu)部62形成絕緣膜44的步驟的圖。
[0044]圖8為不出溝槽48的另一不例的圖。
[0045]符號(hào)說(shuō)明
[0046]10:中央部11:端部
[0047]12: SiC基板14:漂移層
[0048]15:正面16:接觸區(qū)
[0049]18:外周部20:掩膜層
[0050]21:開(kāi)口22:激光
[0051]24:A1層30:電場(chǎng)控制區(qū)
[0052]32:結(jié)勢(shì)皇區(qū)34:電場(chǎng)緩和區(qū)
[0053]36:場(chǎng)限環(huán)38:溝道阻止區(qū)
[0054]42:肖特基電極43:歐姆電極
[0055]44:絕緣膜46:溝道阻止電極
[0056]47:場(chǎng)板電極48:溝槽
[0057]49:側(cè)壁52:陽(yáng)極電極
[0058]54:陰極電極56:重疊區(qū)
[0059]60:活性部62:耐壓結(jié)構(gòu)部
[0060]100:SiC-SBDI10:SiC-SBD
[0061]200:制造流程
【具體實(shí)施方式】
[0062]以下，雖然通過(guò)發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但是以下的實(shí)施方式并不限定涉及權(quán)利要求的范圍的發(fā)明。另外，在實(shí)施方式中說(shuō)明的全部特征組合不一定是發(fā)明的解決方案所必須的。
[0063]圖1為示出第一實(shí)施例的SiC-SBD100的截面圖。需要說(shuō)明的是，SiC-SBD表示SiC肖特基勢(shì)皇二極管(SiC Schottky Barrier D1de)。本實(shí)施例的SiC-SBDlOO具有SiC基板12和漂移層Ht3SiC-Smnoo在漂移層14的正面?zhèn)染哂行ぬ鼗姌O42、陽(yáng)極電極52、絕緣膜44和溝道阻止電極46，并在SiC基板12的背面?zhèn)染哂嘘帢O電極54。
[0064]SiC基板12具有第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，在本實(shí)施例中第一導(dǎo)電型為η型。漂移層14是通過(guò)外延法在SiC基板12的一側(cè)的主面所形成的SiC外延層。在本實(shí)施例中，SiC基板12的一側(cè)的主面是SiC-SBD 100的正面?zhèn)?。漂移?4是具有濃度比SiC基板12更低的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的η—型層。
[0065]漂移層14在正面?zhèn)染哂须妶?chǎng)控制區(qū)30。電場(chǎng)控制區(qū)30是第二導(dǎo)電型，在本實(shí)施例中第二導(dǎo)電型為高濃度的P型。電場(chǎng)控制區(qū)30是通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成的區(qū)域。電場(chǎng)控制區(qū)30包括結(jié)勢(shì)皇區(qū)32、電場(chǎng)緩和區(qū)34、場(chǎng)限環(huán)36和溝道阻止區(qū)38。
[0066]在現(xiàn)在的激光摻雜技術(shù)中，在SiC層形成高濃度的P型區(qū)時(shí)，難以控制雜質(zhì)的濃度。因此，工作時(shí)的大部分電流在PN結(jié)流動(dòng)的混合PiN肖特基勢(shì)皇(Merged PiN/Schottky)二極管和PIN 二極管等難以通過(guò)激光摻雜技術(shù)制作。進(jìn)而，需要控制P型雜質(zhì)的濃度的結(jié)終端擴(kuò)展(Junct1n Terminat1n Extens1n)和降低表面電場(chǎng)(Resurf)結(jié)構(gòu)等也難以通過(guò)激光摻雜技術(shù)制作。因此，它們不包含于本申請(qǐng)發(fā)明中。
[0067]優(yōu)選在幾乎不需要控制P型雜質(zhì)的濃度的區(qū)域應(yīng)用激光摻雜技術(shù)。例如，作為二極管結(jié)構(gòu)，優(yōu)選工作時(shí)的大部分電流在金屬與η型SiC的肖特基結(jié)流動(dòng)的SBD和JBS( Junct1nSchottky Barrier:結(jié)肖特基勢(shì)皇)二極管。另外，作為耐壓結(jié)構(gòu)，優(yōu)選幾乎不需要控制p型雜質(zhì)的濃度的場(chǎng)限環(huán)36、場(chǎng)限環(huán)36與場(chǎng)板的并用結(jié)構(gòu)、或者絕緣膜設(shè)置在陽(yáng)極電極52與溝道阻止電極46之間的溝道阻止結(jié)構(gòu)等。
[0068]電場(chǎng)緩和區(qū)34形成在漂移層14與肖特基電極42接觸的接觸區(qū)16的最外周側(cè)的區(qū)域，并且形成在作為比接觸區(qū)16更靠近外周側(cè)的區(qū)域的外周部18。在本說(shuō)明書中，將靠近活性部60的中央部10的一側(cè)稱為內(nèi)周側(cè)，將靠近SiC-SBD 100的端部11的一側(cè)稱為外周側(cè)。需要說(shuō)明的是，電場(chǎng)緩和區(qū)34可以規(guī)定活性部60與耐壓結(jié)構(gòu)部62的邊界。
[0069]電場(chǎng)緩和區(qū)34與漂移層14形成PN結(jié)。在向SiC-SBD100施加高電壓時(shí)的情況下，漂移層14與肖特基電極42的結(jié)界面的空乏層連接到漂移層14與電場(chǎng)區(qū)域34的PN結(jié)界面的空乏層。據(jù)此，空乏層能夠從活性部60向外周側(cè)的耐壓結(jié)構(gòu)部62擴(kuò)展。從而，施加高壓電時(shí)的電場(chǎng)集中被緩和，因此提高SiC-SBD 100的耐壓。
[0070]結(jié)勢(shì)皇區(qū)32位于活性部60。結(jié)勢(shì)皇區(qū)32是在比電場(chǎng)緩和區(qū)34更靠近內(nèi)周側(cè)選擇性地形成的區(qū)域。選擇性地形成是指在活性部60中形成為具有特定的形狀。本實(shí)施例的結(jié)勢(shì)皇區(qū)32是在紙面垂直方向上具有長(zhǎng)邊的矩形形狀。多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)32在長(zhǎng)邊方向上平行且分尚地設(shè)置。
[0071]與電場(chǎng)緩和區(qū)34同樣，結(jié)勢(shì)皇區(qū)32與漂移層14形成PN結(jié)。據(jù)此，能夠在施加高電壓時(shí)使空乏層擴(kuò)展為遍布整個(gè)活性部60，因此提高SiC-SBD 100的耐壓。
[0072]場(chǎng)限環(huán)36是比電場(chǎng)緩和區(qū)34更靠近外周側(cè)而設(shè)置的區(qū)域。一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)36互相分離地設(shè)置。與電場(chǎng)緩和區(qū)34同樣，場(chǎng)限環(huán)36也與漂移層14形成PN結(jié)。據(jù)此，在施加高電壓時(shí)能夠使空乏層擴(kuò)展至耐壓結(jié)構(gòu)部62，因此提高SiC-SBD 100的耐壓。
[0073]絕緣膜44設(shè)置為與漂移層14的一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)36接觸。本實(shí)施例的絕緣膜44是氧化硅(S12)膜，但是也可以使用其他絕緣膜。絕緣膜44的內(nèi)周側(cè)設(shè)置在電場(chǎng)緩和區(qū)34與肖特基電極42之間，外周側(cè)設(shè)置在溝道阻止區(qū)38與溝道阻止電極46之間。絕緣膜44覆蓋溝道阻止電極46與陽(yáng)極電極52之間。
[0074]溝道阻止區(qū)38比場(chǎng)限環(huán)36更靠近外周側(cè)而設(shè)置。本實(shí)施例的溝道阻止區(qū)38設(shè)置為與作為SiC-SBD 100的最外周側(cè)的端部11接觸。溝道阻止區(qū)38具有降低與溝道阻止電極46的接觸電阻的功能。
[0075]溝道阻止電極46與溝道阻止區(qū)38和絕緣膜44接觸。溝道阻止電極46通過(guò)SiC基板12和漂移層14的端部11以及溝道阻止區(qū)38而成為與陰極電極54相等的電位。需要說(shuō)明的是，SiC基板12和漂移層14的端部11的通過(guò)切割所形成的缺陷成為載體，因此具有導(dǎo)電性。在向SiC-SBD 100施加了逆向電壓的情況下，溝道阻止電極46與陰極電極54成為等電位，在溝道阻止電極46的內(nèi)周側(cè)端部，空乏層的延伸受到限制。因此，施加逆向電壓時(shí)，空乏層無(wú)法延伸至端部11，所以能夠維持耐壓。
[0076]在活性部60，肖特基電極42與電場(chǎng)控制區(qū)30以外的漂移層14形成肖特基結(jié)。陽(yáng)極電極52設(shè)置為與肖特基電極42接觸。另外，在SiC基板12的背面設(shè)置有陰極電極54。
[0077]圖2為示出SiC-SBD 100的上表面圖。圖2為示出在圖1的I1-1I位置處的正面?zhèn)鹊膱D。需要說(shuō)明的是，在圖2中省略了肖特基電極42、絕緣膜44、溝道阻止電極46和陽(yáng)極電極52。
[0078]如上文所述，結(jié)勢(shì)皇區(qū)32是在預(yù)定的方向上具有長(zhǎng)邊的矩形形狀的區(qū)域。電場(chǎng)緩和區(qū)34是圍繞在活性部60的多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)32的環(huán)狀區(qū)域。在比電場(chǎng)緩和區(qū)34更靠近外周側(cè)設(shè)置有一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)36，在比一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)36更靠近外周側(cè)設(shè)置有溝道阻止區(qū)38。場(chǎng)限環(huán)36和溝道阻止區(qū)38都是設(shè)置在耐壓結(jié)構(gòu)部62的環(huán)狀區(qū)域。
[0079]圖3是示出SiC-SBD 100的制造流程200的圖。本實(shí)施例的制造流程200具有工序SI至工序S6。在工序SI中，在第一導(dǎo)電型的SiC基板12的正面形成濃度比SiC基板12更低的第一導(dǎo)電型的漂移層14。漂移層14可以通過(guò)外延法形成。為了形成kV級(jí)高耐壓的SiC-SBD100，漂移層14的厚度可以是5μπι以上且60μπι以下、雜質(zhì)濃度可以是lE14cm—3以上且lE16cnf3以下。需要說(shuō)明的是，E表示10的冪。例如E14表示10的14次方。
[0080]在工序S2中，在漂移層14的正面?zhèn)?，通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)30。如上文所述，電場(chǎng)控制區(qū)30包括電場(chǎng)緩和區(qū)、結(jié)勢(shì)皇區(qū)、場(chǎng)限環(huán)和溝道阻止區(qū)。第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的濃度可以設(shè)為lE20cm—3以上且lE21cm—3以下。需要說(shuō)明的是，激光摻雜技術(shù)的詳細(xì)情況在下文中的圖4A?圖4D以及圖5A至圖進(jìn)行描述。
[0081 ]在工序S3中，以與耐壓結(jié)構(gòu)部62的漂移層14接觸的方式形成絕緣膜44。在工序S4中，以與活性部60的漂移層14接觸的方式形成肖特基電極42。肖特基電極42是例如金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)或鉬(Mo)等。
[0082]在工序S5中，形成與溝道阻止區(qū)38和絕緣膜44接觸的溝道阻止電極46、以及與肖特基電極42接觸的陽(yáng)極電極52?？梢酝ㄟ^(guò)如下方式來(lái)形成，S卩，分別濺射形成Ni作為溝道阻止電極46，濺射形成N1、鋁(Al)或Al-Si合金作為陽(yáng)極電極52后進(jìn)行圖案化。在工序S6中，在SiC基板12的背面形成陰極電極54。例如，可以通過(guò)依次濺射Ni和Au而形成陰極電極54。
[0083]圖4A?圖4D是示出氣相激光摻雜的示例的圖。圖4A?圖4D與形成電場(chǎng)控制區(qū)30的步驟(圖3的工序S2)對(duì)應(yīng)。圖4A是示出以與漂移層14接觸的方式形成掩膜層20的步驟的圖。掩膜層20可以是氧化硅。例如，可以通過(guò)使用了四甲氧基硅烷和氧氣的等離子體CVD來(lái)形成該氧化娃。
[0084]圖4B是示出在掩膜層20形成多個(gè)開(kāi)口21的步驟的圖。應(yīng)用已知的光刻法和蝕刻法使掩膜層20圖案化，從而形成多個(gè)開(kāi)口 21。
[0085]圖4C是通過(guò)照射激光22將Al注入到漂移層14的步驟的圖。在本實(shí)施例中，在使漂移層14暴露在含有氫(H2)和三甲基鋁((CH3)3Al)的氣體中的狀態(tài)下，向漂移層14照射激光22ο在本實(shí)施例中，將具有大約1.5J/cm2的能量的激光22照射4000次(shot)。據(jù)此，將Al通過(guò)多個(gè)開(kāi)口 21注入到漂移層14。需要說(shuō)明的是，可以將KrF、ArF、XeF和XeCl、以及YAG3co中任意一個(gè)作為激光22的激光光源。另外，可以根據(jù)需要加熱SiC基板。
[0086]圖4D是示出去除掩膜層20后的狀態(tài)的圖。據(jù)此，已完成電場(chǎng)控制區(qū)30，因此可以實(shí)施圖3的工序S3以后的工序。在本實(shí)施例中，通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成電場(chǎng)控制區(qū)30，所以能夠在不經(jīng)過(guò)離子注入后的1500°C以上的熱退火工序的情況下通過(guò)低溫的工藝來(lái)形成SiC-SBD 100的P型雜質(zhì)區(qū)。如上文所述，激光摻雜技術(shù)難以控制雜質(zhì)的濃度，但是將激光摻雜技術(shù)應(yīng)用于幾乎不需要控制雜質(zhì)的濃度的電場(chǎng)控制區(qū)30的形成，因此即使利用激光摻雜技術(shù)也能夠制造高耐壓的SiC-SBD 100。
[0087]圖5A?圖為示出固相激光摻雜的示例的圖。圖5A?圖5D是形成電場(chǎng)控制區(qū)30的步驟(圖3的工序S2)的其他示例。圖5A為示出堆疊Al層24的步驟的圖。例如，通過(guò)濺射Al，使Al層24以與漂移層14接觸的方式僅堆疊200nm的厚度。
[0088]圖5B為示出在Al層24形成多個(gè)圖案的步驟的圖?？梢酝ㄟ^(guò)使用已知的光刻法和蝕刻法使Al層24圖案化，由此形成多個(gè)圖案。在本實(shí)施例中，Al層24的多個(gè)圖案與俯視電場(chǎng)控制區(qū)30而得的形狀對(duì)應(yīng)。即，如圖2所示，多個(gè)圖案是與結(jié)勢(shì)皇區(qū)32的矩形形狀、以及電場(chǎng)緩和區(qū)34、場(chǎng)限環(huán)36和溝道阻止區(qū)38的環(huán)形狀相同的圖案。
[0089]圖5C為示出通過(guò)照射激光22而將Al注入到漂移層14的步驟的圖。向Al層24的多個(gè)圖案照射激光22。在本實(shí)施例中，照射一次具有約3.5J/cm2的能量的激光。據(jù)此，可以將Al通過(guò)多個(gè)圖案而注入到漂移層14。需要說(shuō)明的是，激光22的激光光源可以使用與氣相激光摻雜的示例相同的光源。另外，也可以根據(jù)需要將SiC基板加熱。
[0090]圖5D為示出將Al層24的多個(gè)圖案去除后的狀態(tài)的圖。據(jù)此，可以完成電場(chǎng)控制區(qū)30，因此可以實(shí)施圖3的工程S3以后的工藝。即使在固相激光摻雜的示例中，也能夠得到與氣相激光摻雜的示例相同的效果。
[0091]圖6為示出第二實(shí)施例的SiC-SBD110的截面圖。在本實(shí)施例中，與第一實(shí)施例不同之處在于:具有與結(jié)勢(shì)皇區(qū)32歐姆連接的歐姆電極43以及與場(chǎng)限環(huán)36連接的場(chǎng)板電極47。其它方面與第一實(shí)施例相同。
[0092]在本實(shí)施例的制造流程中，在形成絕緣膜44的步驟(圖3的工序S3)后，緊接著在與場(chǎng)限環(huán)36接觸的絕緣膜44的部分設(shè)置開(kāi)口。據(jù)此，場(chǎng)限環(huán)36不被絕緣膜44覆蓋而向外部敞開(kāi)。然后，形成與場(chǎng)限環(huán)36連接的場(chǎng)板電極47。
[0093]另外，在本實(shí)施例的制造流程中，在形成肖特基電極42的步驟(圖3的工序S4)之前或者之后，緊接著形成與多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)32歐姆連接的歐姆電極43。在此作為變形例，也可以同時(shí)利用相同的材料形成肖特基電極42和歐姆電極43。在一個(gè)示例中，肖特基電極42和歐姆電極43都可以是Ni。作為作為進(jìn)一步的變形例，也可以利用相同的材料制作場(chǎng)板電極47、肖特基電極42和歐姆電極43。
[0094]而且，在形成肖特基電極42和歐姆電極43后，以與兩者接觸的方式形成陽(yáng)極電極。需要說(shuō)明的是，歐姆電極43和陽(yáng)極電極52也可以由相同的材料形成。在一個(gè)示例中，兩者都可以是Ni。
[0095]在本實(shí)施例中，歐姆電極43與結(jié)勢(shì)皇區(qū)32可以電連接。據(jù)此，在沿SiC-SBD 110的正向施加了過(guò)電壓的情況下，能夠通過(guò)從結(jié)勢(shì)皇區(qū)32向漂移層14注入少數(shù)載流子(在本實(shí)施中為電子)來(lái)減小正向電壓。因此，能夠提高電涌耐量。另外，在本實(shí)施例中，場(chǎng)板電極47與場(chǎng)限環(huán)36電連接。在此，場(chǎng)板電極47具有隔著絕緣膜44而與漂移層14重疊的重疊區(qū)56。該重疊區(qū)56可以用作MOS結(jié)構(gòu)，因此能夠控制在漂移層14的空乏層的延伸方向。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是將歐姆電極43和場(chǎng)板電極47應(yīng)用于第一實(shí)施例的不例，但是也可以僅將其中任意一個(gè)應(yīng)用于第一實(shí)施例。
[0096]圖7A至圖7C為示出在溝槽48中形成場(chǎng)限環(huán)36的示例的圖。圖7A為示出在耐壓結(jié)構(gòu)部62形成溝槽48的步驟的圖。該步驟在形成漂移層14的步驟(圖3的工序SI)之后并且在形成電場(chǎng)控制區(qū)30的步驟(圖3的工序S2)之前進(jìn)行。
[0097]溝槽48能夠應(yīng)用已知的光刻法和蝕刻法而形成。本實(shí)施例的溝槽48具有從漂移層14的正面15到溝槽48的底部為止Ιμπι的深度。需要說(shuō)明的是，深度Ιμπι僅僅是示例，可以根據(jù)作為目標(biāo)的半導(dǎo)體裝置的性能而進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。在本?shí)施例中，溝槽48的側(cè)壁49與漂移層14的正面15以成角度α的方式形成。在圖4A?圖4D的氣相激光摻雜以及圖5A?圖5D的氣相激光摻雜中，作為P型雜質(zhì)的Al從漂移層14的正面?zhèn)认虮趁鎮(zhèn)葦U(kuò)散。因此，角度α小時(shí)，在側(cè)壁49易于形成高濃度的P型雜質(zhì)區(qū)。角度α可以是30度以上且80度以下，優(yōu)選55度以上且75度以下。
[0098]圖7Β為示出在溝槽48中形成場(chǎng)限環(huán)36的步驟的圖。該步驟與形成電場(chǎng)控制區(qū)30的步驟(圖3的工序S2)對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例的場(chǎng)限環(huán)36的底部比第一實(shí)施例和第二實(shí)施例更深(即，位于更靠近背面?zhèn)?，因此能夠在更深的位置形成空乏層。另外，空乏層變得易于從側(cè)壁49向內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)擴(kuò)散。因此，相比第一實(shí)施例以及第二實(shí)施例，能夠得到更好的電場(chǎng)屏蔽效果和電場(chǎng)緩和效果。
[0099]圖7C為示出在耐壓結(jié)構(gòu)部62形成絕緣膜44的步驟的圖。該步驟與形成絕緣膜44的步驟(圖3的工序S3)對(duì)應(yīng)。絕緣膜44的遮蓋性受基底的粗糙度影響，所以絕緣膜44可以在緊靠溝槽48上的部分具有凹部。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，示出使場(chǎng)限環(huán)36形成于溝槽48的示例，但是也可以使結(jié)勢(shì)皇區(qū)32、電場(chǎng)緩和區(qū)34和場(chǎng)限環(huán)36中的一個(gè)以上形成在溝槽48中。
[0100]圖8為示出溝槽48的另一示例的圖。本實(shí)施例的溝槽48以溝槽48的側(cè)壁49與漂移層14的正面15成90度的方式形成。本實(shí)施例的溝槽48也具有從漂移層14的正面15到溝槽48的底部為止IMi的深度。可以通過(guò)使激光照射方向相對(duì)于漂移層14傾斜并且進(jìn)行多次照射，來(lái)形成本實(shí)施例的場(chǎng)限環(huán)36。在本實(shí)施例中，也可以在比第一實(shí)施例和第二實(shí)施例深的位置形成空乏層。因此，相比第一實(shí)施例以及第二實(shí)施例，能夠得到更好的電場(chǎng)屏蔽效果和電場(chǎng)緩和效果。
[0101]需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電型為η型，第二導(dǎo)電型為P型。但是，在其他實(shí)施例中，第一導(dǎo)電型也可以為P型，第二導(dǎo)電型也可以為η型。
[0102]以上，使用實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)的范圍并非限定于上述實(shí)施方式中記載的范圍。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，可以對(duì)上述實(shí)施方式施加多種變更或改良。根據(jù)權(quán)利要求書的記載可以明確，施加那樣的變更或改良后的形態(tài)也可以包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。
[0103]應(yīng)當(dāng)注意的是，只要權(quán)利要求書、說(shuō)明書和附圖中示出的裝置、系統(tǒng)、程序和方法中的動(dòng)作、次序、階段和步驟等各處理的執(zhí)行順序并未特別明確表示為“之前”、“以前”等，并且，在后面的處理中不使用前面的處理的產(chǎn)出，那么就可以以任意的順序來(lái)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)權(quán)利要求書、說(shuō)明書和附圖中的動(dòng)作流程，即使為了方便起見(jiàn)而使用了“首先”、“其次”等進(jìn)行說(shuō)明，也不意味著必須按此順序?qū)嵤?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備以下步驟: 在第一導(dǎo)電型的碳化硅基板的一側(cè)的主面形成第一導(dǎo)電型的漂移層，該第一導(dǎo)電型的漂移層的濃度比所述碳化硅基板更低； 在所述漂移層的正面?zhèn)?，通過(guò)激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)； 以與所述漂移層接觸的方式形成肖特基電極；以及 在所述碳化硅基板的另一側(cè)的主面形成陰極電極。2.如權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 第二導(dǎo)電型的所述電場(chǎng)控制區(qū)包括在所述漂移層與所述肖特基電極接觸的區(qū)域的外周部形成的環(huán)狀的電場(chǎng)緩和區(qū)。3.如權(quán)利要求2所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 第二導(dǎo)電型的所述電場(chǎng)控制區(qū)包括比所述電場(chǎng)緩和區(qū)更靠近內(nèi)周側(cè)而選擇性地形成的多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)。4.如權(quán)利要求2所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 第二導(dǎo)電型的所述電場(chǎng)控制區(qū)包括比環(huán)狀的所述電場(chǎng)緩和區(qū)更靠近外周側(cè)而設(shè)置的一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)。5.如權(quán)利要求4所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在形成所述第一導(dǎo)電型的漂移層的步驟之后并且在形成所述電場(chǎng)控制區(qū)的步驟之前，還具備形成一個(gè)以上的溝槽的步驟； 所述一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)形成在所述一個(gè)以上的溝槽中。6.如權(quán)利要求4所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 第二導(dǎo)電型的所述電場(chǎng)控制區(qū)包括比所述一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)更靠近外周側(cè)而設(shè)置的環(huán)狀的溝道阻止區(qū)， 所述碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法還具備以下步驟: 以與所述漂移層接觸的方式形成絕緣膜； 在形成所述絕緣膜的步驟之后，以與所述溝道阻止區(qū)和所述絕緣膜接觸的方式形成溝道阻止電極；以及 在形成所述肖特基電極的步驟之后，以與所述肖特基電極接觸的方式形成陽(yáng)極電極， 所述溝道阻止電極與所述陽(yáng)極電極之間被所述絕緣膜覆蓋。7.如權(quán)利要求6所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還具備以下步驟: 形成與所述一個(gè)以上的場(chǎng)限環(huán)連接的場(chǎng)板電極。8.如權(quán)利要求3所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還具備以下步驟: 形成與選擇性地形成的所述多個(gè)結(jié)勢(shì)皇區(qū)歐姆連接的歐姆電極；以及 在形成所述歐姆電極的步驟之后，以與所述肖特基電極和所述歐姆電極接觸的方式形成陽(yáng)極電極。9.如權(quán)利要求8所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述肖特基電極和所述歐姆電極是相同的材料。10.如權(quán)利要求8所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述歐姆電極和所述陽(yáng)極電極是相同的材料。11.如權(quán)利要求1至10中的任意一項(xiàng)所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 通過(guò)所述激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)的步驟具有以下步驟: 在所述漂移層形成具有多個(gè)開(kāi)口的掩膜層；以及 在將所述漂移層暴露于含有鋁的氣體的狀態(tài)下，通過(guò)向所述漂移層照射激光，將鋁通過(guò)所述多個(gè)開(kāi)口注入到所述漂移層。12.如權(quán)利要求1至10中的任意一項(xiàng)所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 通過(guò)所述激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的電場(chǎng)控制區(qū)的步驟具有以下步驟: 在所述漂移層堆疊鋁層； 使所述鋁層圖案化而形成多個(gè)圖案；以及 通過(guò)向所述多個(gè)圖案照射激光，將鋁通過(guò)所述多個(gè)圖案注入到所述漂移層。13.如權(quán)利要求12所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 通過(guò)所述激光摻雜技術(shù)形成第二導(dǎo)電型的所述電場(chǎng)控制區(qū)的步驟還具有去除所述多個(gè)圖案的步驟。14.如權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法，特征在于， 形成所述電場(chǎng)控制區(qū)的步驟的激光摻雜技術(shù)中的激光光源是KrF、ArF、XeF、XeCl和YAG3 ω中的任意一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H01L29/872GK106067415SQ201610127355
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日 公開(kāi)號(hào)201610127355.6, CN 106067415 A, CN 106067415A, CN 201610127355, CN-A-106067415, CN106067415 A, CN106067415A, CN201610127355, CN201610127355.6
【發(fā)明人】吉川功, 中澤治雄, 井口研一, 關(guān)康和
【申請(qǐng)人】富士電機(jī)株式會(huì)社