[发明专利]制造碳化硅半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造碳化硅半导体器件的方法，并且特别涉及一种制造包括具有p型集电极层的碳化硅半导体器件。

背景技术

例如，Qingchun Zhang等人的“9kV4H-SiC IGBTs with88mΩ·cm²of R_diff，on（具有88mΩ·cm²的R_diff，on的9kV4H-SiC IGBT）”（Mater.Sci.Forum（材料科学论坛）第556-557（2007），pp.771-774）（非专利文献1）公开了一种采用具有n型的4H-SiC衬底（具有4H多晶型的碳化硅衬底）的p沟道型IGBT（绝缘栅双极晶体管）。该文献描述了采用p沟道型IGBT代替n沟道型IGBT，因为欠缺对于n沟道型IGBT所需的高质量、低电阻p-SiC衬底。

引证文献列表

非专利文献

NPL1：Qingchun Zhang等人的“9kV4H-SiC IGBTs with88mΩ·cm²of R_diff，on（具有88mΩ·cm²的R_diff，on的9kV4H-SiC IGBT）”，Mater.Sci.Forum（材料科学论坛）第556-557（2007），pp.771-774

发明内容

技术问题

如上所述，难以制备用于制造n沟道型IGBT的p型SiC衬底，特别是适用于功率半导体器件的具有足够特性的4H-SiC衬底。这是因为p型4H-SiC的体生长（bulk growth）困难，并且在生长过程中很可能出现结晶度等问题。

已经提出本发明以解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种能从使用n型SiC衬底代替p型SiC衬底的步骤开始来制造n沟道型IGBT的方法。

问题的解决手段

根据本发明的一个方面，制造碳化硅半导体器件的方法包括以下步骤：在具有n型的碳化硅衬底上形成集电极层，该集电极层具有面对碳化硅衬底的底表面侧和与底表面侧相反的顶表面侧，并且具有p型；在集电极层的顶表面侧上形成具有n型的漂移层；形成体区和发射极区，该体区设置在漂移层上，并且具有p型，该发射极区设置在体区上以通过体区而与漂移层分离，并且具有n型；在体区上形成栅极绝缘膜以连接漂移层和发射极区；在栅极绝缘膜上形成栅电极；以及通过移除碳化硅衬底而暴露集电极层的底表面侧。

根据该制造方法，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得包括具有n型的漂移层以及具有p型的集电极层的半导体器件。具体而言，可以使用具有n型的碳化硅衬底获得n沟道型IGBT。

优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，在形成栅电极的步骤之前执行暴露集电极层的底表面侧的步骤。这可以避免栅电极或诸如发射极布线的、能够设置在其上的布线被暴露集电极层的底表面侧的步骤损坏。

优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，在形成栅极绝缘膜的步骤之前执行暴露集电极层的底表面侧的步骤。这可以避免栅极绝缘膜被暴露集电极层的底表面侧的步骤损坏。

优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，暴露集电极层的底表面侧的步骤包括移除集电极层的底表面侧的一部分的步骤。由此，即使步骤存在变化，也能使集电极层的底表面侧更可靠地暴露。

优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，通过将碳化硅沉积至不小于10μm的厚度来执行形成集电极层的步骤。由此，在考虑到由于移除集电极层的一部分的步骤而使集电极层的厚度减小的情况下形成集电极层。

优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，执行暴露集电极层的底表面侧的步骤，使得集电极层保留有不小于5μm的厚度。由此，可以抑制集电极层的厚度的变化，并且可以抑制穿通的发生。

优选地，在根据上述一个方面的制造方法中，通过沉积包含不小于1×10¹⁷cm³且不大于1×10²¹cm³的浓度的受主型杂质的碳化硅来执行形成集电极层的步骤。由此可以减小集电极层以及形成于其上的电极（集电极电极）之间的欧姆电阻。