CN113097069A - 半导体器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体器件的制备方法，包括：提供一衬底，衬底具有损伤层；至少进行1次去除损伤层步骤，以去除损伤层；去除损伤层步骤，包括：于衬底的损伤层处的表面形成金属层；对金属层处进行激光退火处理，以使金属层与损伤层反应生成金属化合物层；去除金属化合物层。解决了现有技术中衬底上具有损伤层的技术问题，实现了提高衬底背面欧姆接触性能和可靠性的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件的制备方法。
背景技术
半导体器件一般形成于衬底上，但是由于衬底厚度大，导致其串联电阻大，限制了半导体器件的通流能力，增加了其通态损耗，从而严重影响了半导体器件的性能。对衬底进行减薄处理可以提高半导体器件的性能。但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：对衬底进行减薄处理会导致衬底上具有损伤层，影响衬底背面欧姆接触性能和可靠性。
发明内容
本申请实施例通过提供一种半导体器件的制备方法，解决了现有技术中衬底上具有损伤层的技术问题，实现了提高衬底背面欧姆接触性能和可靠性的技术效果。
本发明提供一种半导体器件的制备方法，包括：提供一衬底，所述衬底具有损伤层；至少进行1次去除损伤层步骤，以去除所述损伤层；所述去除损伤层步骤，包括：于所述衬底的所述损伤层处的表面形成金属层；对所述金属层处进行激光退火处理，以使所述金属层与所述损伤层反应生成金属化合物层；去除所述金属化合物层。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：所述衬底包括碳化硅衬底，所述金属化合物层包括金属硅化物层。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：所述金属层包括钛层、镍层、铝层、铜层、金层、银层、钼层、钨层、铁层、铬层中的一种或几种组合，厚度介于0.001um～50um之间。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：于气体氛围中对所述金属层处进行激光退火处理，所述气体包括氮气或氩气。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：所述气体的流量介于10-3sccm～105sccm之间。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：所述激光退火处理的激光波长介于10nm～10000nm之间，激光脉宽介于0ns～109ns之间，激光能量密度介于0.01J/cm2～105J/cm2之间，退火处理时间介于10-2min～105min之间。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：采用湿法腐蚀工艺去除所述金属化合物层，所述湿法腐蚀工艺采用的化学溶液包括氢氟酸、发烟硝酸、硝酸、浓硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种组合。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：提供一衬底，还包括：对所述衬底进行减薄处理，所述减薄处理使所述衬底具有所述损伤层。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：所述减薄处理采用的工艺包括研削、研磨和抛光中的一种或几种组合。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：对所述衬底进行所述减薄处理之前还包括：于所述衬底的上表面形成正面器件结构。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：在对所述金属层处进行激光退火处理之后去除所述金属化合物层之前，还包括：于所述正面器件结构上形成保护层，所述保护层包括光刻胶，厚度介于0.001μm～100μm之间。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：于所述衬底的上表面形成正面器件结构包括：于所述衬底的上表面形成外延层，于所述外延层的上表面形成正面器件结构。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：去除所述损伤层后还包括：于所述衬底的下表面形成背面器件结构，所述背面器件结构包括欧姆接触结构。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、由于采用了于所述衬底的所述损伤层处的表面形成金属层；对所述金属层处进行激光退火处理，以使所述金属层与所述损伤层反应生成金属化合物层；去除所述金属化合物层的技术手段，所以，有效解决了衬底上具有损伤层的技术问题，进而实现了提高衬底背面欧姆接触性能和可靠性的技术效果。
2、由于采用了对所述衬底进行减薄处理，于所述衬底的所述损伤层处的表面形成金属层；对所述金属层处进行激光退火处理，以使所述金属层与所述损伤层反应生成金属化合物层；去除所述金属化合物层的技术手段，所以，有效解决了衬底上因减薄处理具有损伤层，而且损伤层应力大无法在高温炉作业去除损伤层的技术问题，进而实现了衬底不仅变薄，减小了衬底电阻，提高了半导体器件的性能，而且衬底上没有因减薄处理而形成的应力损伤层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的半导体器件的制备方法的流程图；
图2～图10为本发明的半导体器件的制备方法各步骤所呈现的结构示意图；
图中：10、衬底；20、外延层；30、正面器件结构；40、损伤层；50、金属化合物层；60、保护层；70、背面器件结构；80、金属层。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
本申请发明人发现对衬底进行减薄处理后会在衬底上形成损伤层，而且该损伤层应力大，无法将衬底放入高温炉作业，所以，现有技术中没有任何技术方案可以有效去除该损伤层。
一个实施例，如图1所示，提供一种半导体器件的制备方法，半导体器件的制备方法包括：提供一衬底10，衬底10具有损伤层40；至少进行1次去除损伤层40步骤，以去除损伤层40；去除损伤层40步骤，包括：于衬底10的损伤层40处的表面形成金属层80；对金属层80处进行激光退火处理，以使金属层80与损伤层40反应生成金属化合物层50；去除金属化合物层50。
S10：提供一衬底10，衬底10具有损伤层40。
在一个实施例中，衬底10包括碳化硅衬底10，金属化合物层50包括金属硅化物层。
在本实施例中，碳化硅衬底10包括n型碳化硅衬底10或p型碳化硅衬底10、4H碳化硅衬底10或6H碳化硅衬底10。4H和6H表示的是碳化硅的晶格结构类型，碳化硅在不同物理化学环境下能形成不同的晶体结构，这些成分相同，形态，构造和物理特性有差异的晶体称为同质异形变体。
在一个实施例中，步骤S102之前，还包括：
S101：于衬底10的上表面形成正面器件结构30。
在一个实施例中，正面器件结构30包括二极管。
在本实施例中，形成正面器件结构30采用的工艺包括光刻、沟槽刻蚀、介质薄膜沉积和刻蚀、离子注入、高温退火、金属薄膜沉积和刻蚀、金属合金化、压焊金属沉积中的一种或几种组合。
在一个实施例中：步骤S101包括：
S1011：于衬底10的上表面形成外延层20，如图2～图3所示；
S1013：于外延层20的上表面形成正面器件结构30，如图4所示。
在一个实施例中，外延层20包括碳化硅外延层20。
在一个实施例中，外延层20的厚度介于0.1μm～500μm之间，例如，外延层20的厚度可以为0.1μm、200μm、300μm、400μm、500μm。外延层20的掺杂浓度介于1×1013cm-3～1×1021cm-3之间，例如，外延层20的掺杂浓度可以为1×1013cm-3、1×1016cm-3、1×1018cm-3、1×1020cm-3、1×1021cm-3。
在一个实施例中，步骤S1011和步骤S1012之间，还包括：
S1012：对衬底10和外延层20进行清洗处理。
在本实施例中，清洗处理的清洗方法包括湿法清洗工艺(RCA)。RCA清洗法又称工业标准湿法清洗工艺，不仅可以去除硅片表面的金属、有机物等，还可以去除小颗粒等污染物，所以首先要对硅片表面进行一系列的清洗操作。
在一个实施例中，步骤S10还包括：
S102：对衬底10进行减薄处理，减薄处理使衬底10具有损伤层40，如图5所示。
在一个实施例中，对衬底10的背面进行减薄处理，减薄处理使衬底10的背面具有损伤层40。
在一个实施例中，减薄处理采用的工艺包括研削、研磨和抛光中的一种或几种组合。
在一个实施例中，减薄处理后的衬底10厚度介于0.1μm～500μm之间，例如，减薄处理后的衬底10厚度可以为0.1μm、80μm、200μm、400μm、500μm。
S20：至少进行1次去除损伤层40步骤，以去除损伤层40。
去除损伤层40步骤，包括：
S2010：于衬底10的损伤层40处的表面形成金属层80，如图6所示；
S2020：对金属层80处进行激光退火处理，以使金属层80与损伤层40反应生成金属化合物层50，如图7所示；
S2030：去除金属化合物层50，如图9所示。
在一个实施例中，进行1次去除损伤层40步骤，以去除损伤层40。
在一个实施例中，金属层80包括钛层、镍层、铝层、铜层、金层、银层、钼层、钨层、铁层、铬层中的一种或几种组合。在本实施例中，金属层80包括钛层、镍层、铝层、铜层、金层、银层、钼层、钨层、铁层、铬层等单层薄膜或多种复合薄膜组成。
在一个实施例中，金属层80厚度介于0.001um～50um之间，例如金属层80的厚度可以是0.001um、20um、30um、50um。
在本实施例中，对衬底10进行激光退火处理，使得衬底10表面温度达到1000℃以上，以使金属层80与损伤层40反应生成金属化合物层50，其中，损伤层40损失严重处由于结构疏松，更容易与金属层80在高温下发生反应。
在一个具体的实施例中，于衬底10的损伤层40处的表面形成金属层80，对碳化硅衬底10的背面进行激光退火处理，以使金属层80与碳化硅衬底10的背面反应生成金属化硅。
在一个实施例中，于气体氛围中对金属层80处进行激光退火处理，气体包括氮气或氩气。
在一个实施例中，气体的流量介于10-3sccm～105sccm之间，例如，气体的流量可以为10-3sccm、10-1sccm、102sccm、103sccm、105sccm。
在一个实施例中，激光退火处理采用的激光器包括单模激光器或多模激光器。
在一个实施例中，激光退火处理的激光波长介于10nm～10000nm之间例如，激光退火处理的激光波长可以为10nm、100nm、1000nm、10000nm。激光脉宽介于0ns～109ns之间，例如，激光脉宽可以为10ns、102ns、104ns、105ns、107ns、109ns。激光能量密度介于0.01J/cm2～105J/cm2之间，例如，激光能量密度可以为0.01J/cm2、1J/cm2、100J/cm2、103J/cm2、104J/cm2、105J/cm2。
在一个实施例中，激光退火处理时间介于10-2min～105min之间，例如，激光退火处理时间可以为10-2min、10-1min、10min、102min、105min。
在一个具体实施例中，去除金属化硅。
在一个实施例中，采用湿法腐蚀工艺去除金属化合物层50，湿法腐蚀工艺采用的化学溶液包括氢氟酸、发烟硝酸、硝酸、浓硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种组合。在本实施例中，化学溶液包括HF、发烟硝酸、硝酸、浓硫酸、盐酸、磷酸等与去离子水的任一比例的单一溶液或多种溶液的混合溶液。
在一个实施例中，采用湿法腐蚀工艺去除金属化合物层的温度介于55℃～320℃之间，例如，温度可以是55℃、80℃、100℃、200℃、320℃。
在一个实施例中，步骤S2020和步骤S2030之间，还包括：
S2021：于正面器件结构30上形成保护层60，保护层60包括光刻胶，如图8所示。
在一个实施例中，保护层60的厚度介于0.001μm～100μm之间，例如，保护层60的厚度可以为0.001μm、0.01μm、0.1μm、1μm、10μm、100μm。
在一个实施例中，步骤S20之后，还包括：
S30：于衬底10的下表面形成背面器件结构70，背面器件结构70包括欧姆接触结构，如图10所示。
在本实施例中，形成背面器件结构70的工艺包括欧姆接触或焊接金属工艺。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、由于采用了于衬底10的损伤层40处的表面形成金属层80；对金属层80处进行激光退火处理，以使金属层80与损伤层40反应生成金属化合物层50；去除金属化合物层50的技术手段，所以，有效解决了衬底10上具有损伤层40的技术问题，进而实现了提高衬底10背面欧姆接触性能和可靠性的技术效果。
2、由于采用了对衬底10进行减薄处理，于衬底10的损伤层处40的表面形成金属层80；对金属层80处进行激光退火处理，以使金属层80与损伤层40反应生成金属化合物层50；去除金属化合物层50的技术手段，所以，有效解决了衬底10上因减薄处理具有损伤层，而且损伤层40应力大无法在高温炉作业去除损伤层40的技术问题，进而实现了衬底10不仅变薄，减小了衬底电阻，提高了半导体器件的性能，而且衬底上没有因减薄处理而形成的应力损伤层40。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (13)
1.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底具有损伤层；
至少进行1次去除损伤层步骤，以去除所述损伤层；
所述去除损伤层步骤，包括：
于所述衬底的所述损伤层处的表面形成金属层；
对所述金属层处进行激光退火处理，以使所述金属层与所述损伤层反应生成金属化合物层；
去除所述金属化合物层。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述衬底包括碳化硅衬底，所述金属化合物层包括金属硅化物层。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述金属层包括钛层、镍层、铝层、铜层、金层、银层、钼层、钨层、铁层、铬层中的一种或几种组合，厚度介于0.001um～50um之间。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，于气体氛围中对所述金属层处进行激光退火处理，所述气体包括氮气或氩气。
5.根据权利要求4所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述气体的流量介于10-3sccm～105sccm之间。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述激光退火处理的激光波长介于10nm～10000nm之间，激光脉宽介于0ns～109ns之间，激光能量密度介于0.01J/cm2～105J/cm2之间，退火处理时间介于10-2min～105min之间。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，采用湿法腐蚀工艺去除所述金属化合物层，所述湿法腐蚀工艺采用的化学溶液包括氢氟酸、发烟硝酸、硝酸、浓硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种组合。
8.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，提供一衬底，还包括：对所述衬底进行减薄处理，所述减薄处理使所述衬底具有所述损伤层。
9.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述减薄处理采用的工艺包括研削、研磨和抛光中的一种或几种组合。
10.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，对所述衬底进行所述减薄处理之前还包括：于所述衬底的上表面形成正面器件结构。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，在对所述金属层处进行激光退火处理之后去除所述金属化合物层之前，还包括：于所述正面器件结构上形成保护层，所述保护层包括光刻胶，厚度介于0.001μm～100μm之间。
12.根据权利要求10所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，于所述衬底的上表面形成正面器件结构包括：于所述衬底的上表面形成外延层，于所述外延层的上表面形成正面器件结构。
13.根据权利要求10所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，去除所述损伤层后还包括：于所述衬底的下表面形成背面器件结构，所述背面器件结构包括欧姆接触结构。
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