CN113555277A - 碳化硅器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳化硅器件及其制备方法。该方法包括提供具有第一厚度的碳化硅，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；提供氮化铝；进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述氮化铝；进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。

Description

碳化硅器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种碳化硅器件的制备方法及一种碳化硅器件。
背景技术
对于第三代功率半导体器件中的碳化硅器件来说，碳化硅器件工艺制程中使用的是价格比较高的碳化硅衬底，碳化硅的熔点高、硬度大，碳化硅衬底的加工难度大、加工周期长，并且碳化硅衬底的晶格缺陷比较多，进而使得碳化硅器件的生产成本比较高。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种新的碳化硅器件的制备方法及碳化硅器件。
一种碳化硅器件的制备方法,所述方法包括：
步骤10：提供具有第一厚度的碳化硅；
步骤11：在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；
步骤12：提供氮化铝；
步骤13：进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述氮化铝；
步骤14：进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；
步骤15：在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；
步骤16：在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。
在其中一个实施例中，在所述步骤13之前，还包括以下步骤121：对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行清洗和活化。
在其中一个实施例中，所述步骤121具体包括：
分别使用SC-1液体对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行湿法清洗；
分别对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行等离子体清洗；
分别使用真空紫外光照射所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面。
在其中一个实施例中，所述步骤13具体包括：
将具有氢注入的所述碳化硅的表面与所述氮化铝放置在一起后，在温度为80摄氏度、压力为6000牛顿的真空环境下静置15分钟，完成键合。
在其中一个实施例中，所述步骤14具体包括：
在氮气环境中进行退火温度大于等于500摄氏度且小于等于1000摄氏度的退火工艺。
在其中一个实施例中，所述方法还包括，若所述第二厚度大于等于100微米，则分离后的碳化硅继续用作步骤10中的碳化硅。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
在所述衬底的背面通过涂抹光刻胶、显影并刻蚀去除部分氮化铝和氧化层，直至露出碳化硅，形成衬底引出开口；
形成背面金属层，所述背面金属层至少完全覆盖所述衬底引出开口的侧壁和底壁。
在其中一个实施例中，所述氢注入的注入能量大于等于60千电子伏且小于等于80千电子伏、注入剂量大于等于1*1016/cm3且小于等于*1017/cm3、注入角度小于等于7度、注入深度为0.5微米，所述碳化硅外延层的厚度为6微米。
上述碳化硅器件的制备方法，包括：提供具有第一厚度的碳化硅，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；提供氮化铝；进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述氮化铝；进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。本方案通过在第一厚度的碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅，提供氮化铝，进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，在衬底的正面形成碳化硅外延层及碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。
一种碳化硅器件的制备方法,所述方法包括：
提供具有第一厚度的碳化硅；
在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；
提供蓝宝石；
进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述蓝宝石；
进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；
在所述衬底上形成碳化硅外延层；
在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。
上述碳化硅器件的制备方法，包括：提供具有第一厚度的碳化硅，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；提供蓝宝石；进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述蓝宝石；进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。本方案通过在第一厚度的碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅，提供蓝宝石，进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，在衬底的正面形成碳化硅外延层及碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。
一种碳化硅器件，所述碳化硅器件是通过上述任一项所述的方法制备的。
上述碳化硅器件，是通过上述任一项所述的方法制备的，本方案通过在第一厚度的碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅，提供氮化铝或蓝宝石，进行所述碳化硅与所述氮化铝或蓝宝石的键合，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，在衬底的正面形成碳化硅外延层及碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。
附图说明
图1为第一实施例中碳化硅器件的制备方法的流程图；
图2为一实施例中在所述碳化硅上的氧化层表面进行氢注入后碳化硅的剖面图；
图3为一实施例中进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合后的整体的剖视图；
图4为一实施例中对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行清洗和活化的流程图；
图5为一实施例中衬底的剖视图；
图6为一实施例中衬底的剖视图；
图7为一实施例中在碳化硅外延层上形成碳化硅器件的流程图；
图8为第二实施例中碳化硅器件的制备方法的流程图；
图9为一实施例中形成衬底引出开口的流程图；
图10为一实施例中刻蚀去除所述光刻胶图形露出的氮化铝和氧化层的流程图；
图11为第三实施例中碳化硅器件的制备方法的流程图；
图12为第四实施例中碳化硅器件的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
本文所使用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度，简易的将P+型代表重掺杂浓度的P型，P型代表中掺杂浓度的P型，P-型代表轻掺杂浓度的P型，N+型代表重掺杂浓度的N型，N型代表中掺杂浓度的N型，N-型代表轻掺杂浓度的N型。
典型的碳化硅器件工艺制程中，在注入工艺后，需要进行1600摄氏度～1900摄氏度的退火来激活注入的掺杂离子，碳化硅器件的衬底材料要能够承受碳化硅器件工艺制程中的工艺温度，因此，衬底材料的熔点要大于1900摄氏度，热膨胀系数要与碳化硅相近，同时作为功率器件来说热导率要高，而硅衬底材料的熔点为1420摄氏度，不能作为碳化硅器件的衬底。氮化铝材料的熔点为2200摄氏度，热膨胀系数为4.5*10-6/K与碳化硅材料的热膨胀系数4.8*10-6较匹配，热导率为1.5W/cm/K比碳化硅材料的热导率低但与硅材料的热导率相近,且氮化铝与碳化硅的晶格失配为3％，氮化铝与碳化硅的晶格失配较小。
如图1所示，在一个实施例中，提供一种碳化硅器件的制备方法,所述方法包括：
S10，提供具有第一厚度的碳化硅。
在一个实施例中，所述第一厚度的碳化硅为厚度等于350微米的单晶碳化硅晶圆。
S11，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入。
在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅。如图2所示，为一实施例中在所述碳化硅上的氧化层表面进行氢注入后碳化硅的剖面图。进行氢注入后，注入的氢在氢注入深度位置形成点缺陷。
在一个实施例中，是通过1100度的热氧化工艺在碳化硅的表面形成的氧化层。
在另一个实施例中，是通过等离子体化学气相沉积工艺或常压化学气相沉积工艺在碳化硅的表面形成的氧化层。
在一个实施例中，碳化硅表面形成的氧化层的厚度为0.08微米。在其他实施例中，可以根据实际工艺需求在碳化硅表面形成不同厚度的氧化层。
在一个实施例中，在所述氧化层的表面进行氢注入的注入能量为100KeV，注入剂量大于等于1*1016/cm3且小于等于1*1017/cm3，注入角度小于等于7度，注入深度为0.5微米。在其他实施例中，可以根据工艺需要选择不同的注入能量、注入剂量、注入角度和注入深度，只要满足在后续加热过程中所述碳化硅能在氢注入深度位置发生分离即可。
S12，提供氮化铝。
在一个实施例中，氮化铝的厚度为600微米。
S13，进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合。
进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述氮化铝。
将碳化硅的氢注入表面与氮化铝的第一表面进行键合，即将碳化硅形成氧化层的表面或进行氢注入的表面与氮化铝的第一表面进行键合，氮化铝的第一表面是指氮化铝上与碳化硅的氢注入表面键合的任意一个表面。如图3所示，为一实施例中进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合后的整体的剖视图。
在一个实施例中，在所述步骤S13之前，还包括步骤S121：对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行清洗和活化。
如图4所示，在一个实施例中，所述步骤S121具体包括：
S202，分别使用SC-1液体对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行湿法清洗。
分别使用SC-1液体对碳化硅的氢注入表面(即碳化硅上待键合的表面)和氮化铝上用于与所述氢注入表面键合的第一表面(即氮化铝上待键合的表面)进行湿法清洗，去除碳化硅的氢注入表面和氮化铝上的第一表面的沾污，例如可以通过强光灯检查所述氢注入表面和所述第一表面的清洗情况。
在一个实施例中，分别将碳化硅和氮化铝放入60摄氏度的SC-1清洗槽中清洗20分钟后，使用烘箱对碳化硅和氮化铝进行干燥处理，用以去除水汽，其中，清洗槽为溢流槽。
S204，分别对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行等离子体清洗。
通过对所述氢注入表面和所述第一表面进行等离子体清洗，在进一步去除氢注入表面和第一表面的沾污的同时，进行氢注入表面和第一表面的活化。
在一个实施例中，通过对所述氢注入表面和所述第一表面进行功率为600瓦、温度为50摄氏度、工艺时间为8分钟的氧等离子体清洗，进行去除沾污和表面活化。
S206，分别使用真空紫外光照射所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面。
通过使用波长大于等于110纳米且小于等于180纳米的真空紫外光照射所述氢注入表面和所述第一表面，达到活化所述氢注入表面和所述第一表面的目的。
在一个实施例中，对所述氢注入表面和所述第一表面进行真空紫外光照射的时间为25分钟。在其他实施例中，根据实际需要选择所述氢注入表面和所述第一表面进行真空紫外光照射的时间。
在一个实施例中，所述步骤S13具体包括：将具有氢注入的所述碳化硅的表面与所述氮化铝放置在一起后，在温度为80摄氏度、压力为6000牛顿的真空环境下静置15分钟，完成键合。
S14，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅。
进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置。
对进行碳化硅与氮化铝键合后的整体进行退火过程中，氢注入深度的位置的点缺陷在加热情况下重叠形成多重空洞，同时有氢放出，在空洞形成氢气，在退火工艺过程中空洞内压力升高，发生剥离即使得碳化硅与氮化铝在氢注入深度位置分离，得到第一表面具有碳化硅的氮化铝即衬底，以及具有第二厚度的碳化硅，同时通过退火工艺降低了碳化硅与氮化铝键合后的整体的应力。如图5所示，为一实施例中衬底的示意图。
在一个实施例中，所述步骤S14具体包括：在氮气环境中进行退火温度大于等于500摄氏度且小于等于1000摄氏度的退火工艺，例如退火温度为1000摄氏度、1050摄氏度、1100摄氏度、1200摄氏度、1250摄氏度等的退火工艺。
在一个实施例中，对碳化硅与氮化铝键合后的整体进行退火工艺的步骤包括：将碳化硅与氮化铝键合后的整体放入氮气氛围下，阶梯式升温到1100摄氏度，进行2小时的退火工艺后，缓慢降温到600摄氏度。
在一个实施例中，对碳化硅与氮化铝键合后的整体进行退火工艺的步骤包括：将碳化硅与氮化铝键合后的整体放入氮气氛围下400摄氏度的炉管内，炉管温度上升到600摄氏度后等待1小时，然后将炉管温度上升到1100摄氏度后等待2小时，随后将炉管温度降低到400摄氏度，其中，炉管温度上升和下降的速度大于等于2摄氏度/分钟且小于等于4摄氏度/分钟。
S15，在所述衬底的正面形成碳化硅外延层。
具体为，在衬底正面的碳化硅上外延生长具有一定厚度的碳化硅外延层，即在衬底具有碳化硅的表面外延生长具有一定厚度的碳化硅外延层。如图6所示，为一个实施例中衬底的剖视图。
在一个实施例中，碳化硅外延层的厚度为6微米。
S16，在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。
如图7所示，在一个实施例中，步骤S16包括：
S302，在所述碳化硅外延层上进行含磷元素或氮元素的N型注入工艺。
S304，在所述碳化硅外延层上进行含铝元素或硼元素的P型注入工艺。
S306，在所述碳化硅外延层上形成氮化铝掩膜层或碳掩膜层。
S308，在所述碳化硅外延层是形成金钛镍金属层。
在一个实施例中，步骤S16中包括使用六氟化硫和氧气的混合气体进行刻蚀工艺。
在一个实施例中，所述方法还包括，若所述第二厚度大于等于100微米，则分离后的碳化硅继续用作步骤S10中的碳化硅。
步骤S14中分离得到的具有第二厚度的碳化硅可以作为步骤S10中的碳化硅，执行步骤S11-S15，即通过对同一片单晶碳化硅反复执行步骤S11-S15后可以得到多个衬底即多个第一表面具有碳化硅的氮化铝，进而得到多片用于形成碳化硅器件的衬底。通过该方式可以将一片单晶碳化硅制成多片用于形成碳化硅器件的衬底，直至第二厚度小于100微米，停止执行步骤S11-S15。该方法提高了单晶碳化硅的利用率，同时氮化铝的成本远低于单晶碳化硅的成本，使用第一表面具有碳化硅的氮化铝形成碳化硅器件起到了降低碳化硅器件生产成本的目的。
如图8所示，在一个实施例中，所述方法还包括：
S402,形成衬底引出开口。
在所述衬底的背面通过涂抹光刻胶、显影并刻蚀去除部分所述氮化铝和氧化层，即形成衬底引出开口位置的氮化铝和氧化层，直至露出所述碳化硅，形成衬底引出开口。
S404，形成背面金属层。
所述背面金属层至少完全覆盖所述衬底引出开口的侧壁和底壁，与碳化硅衬底相比，本申请中碳化硅器件的衬底上的碳化硅较薄，碳化硅器件的引出电阻大大降低。
在一个实施例中，背面金属层为金钛镍金属层。
如图9所示，在一个实施例中，步骤S402包括：
S502，在衬底的背面形成光刻胶图形。
在衬底的背面通过涂抹光刻胶、显影后形成光刻胶图形，所述光刻胶图形露出衬底的背面后续形成衬底引出开口位置的氮化铝。
S504，刻蚀去除所述光刻胶图形露出的氮化铝和氧化层。
刻蚀去除所述光刻胶图形露出的氮化铝，以及氮化铝下方的氧化层。
如图10所示，在一个实施例中，步骤S504包括：
S602，通过干法刻蚀去除所述光刻胶图形露出的氮化铝。
在衬底的背面形成露出衬底的背面后续形成衬底引出开口位置的氮化铝的光刻胶图形后，通过选择性干法刻蚀去除光刻胶图形露出的氮化铝，直至刻蚀到氮化铝和碳化硅的键合面。
S604，通过干法刻蚀去除光刻胶图形露出的氧化层。
通过干法刻蚀去除光刻胶图形露出的氧化层，直至刻蚀到碳化硅的位置。
如图11所示，在一个实施例中，在所述衬底的背面通过涂抹光刻胶之前还包括步骤：在所述衬底的背面形成硬掩膜层薄膜。
步骤S504包括：
S702，通过湿法刻蚀分别去除光刻胶图形露出的硬掩膜层薄膜、氮化铝。
分别通过湿法刻蚀去除光刻胶图形露出的硬掩膜层薄膜、氮化铝，直至刻蚀到氮化铝和碳化硅的键合面。
在一个实施例中，所述湿法刻蚀是使用包含氢氧化钾的腐蚀液进行的。
在一个实施例中，所述硬掩膜层薄膜为金属薄膜，例如铬金属薄膜等。
S704，通过干法刻蚀去除所述光刻胶图形露出的氧化层。
通过干法刻蚀去除光刻胶图形露出的氧化层，直至刻蚀到碳化硅的位置。
在一个实施例中，所述硬掩膜层薄膜为氮化硅薄膜，步骤S704之后还包括：刻蚀去除衬底的背面的硬掩膜层薄膜的步骤。
在一个实施例中，所述氢注入的注入能量大于等于60千电子伏且小于等于80千电子伏、注入剂量大于等于1*1016/cm3且小于等于*1017/cm3、注入角度小于等于7度、注入深度为0.5微米，所述碳化硅外延层的厚度为6微米。
上述碳化硅器件的制备方法，包括：提供具有第一厚度的碳化硅，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；提供氮化铝；进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述氮化铝；进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。本方案通过在第一厚度的碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅，提供氮化铝，进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，在衬底的正面形成碳化硅外延层及碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。
如图12所示，提供一种碳化硅器件的制备方法,所述方法包括：
S101，提供具有第一厚度的碳化硅。
S102，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入。
在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；
S103，提供蓝宝石。
在一个实施例中，蓝宝石的厚度为600微米。
S104，进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合。
进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述蓝宝石。
S105，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅。
进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置。
S106，在所述衬底上形成碳化硅外延层。
S107，在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。
需要说明的是，本发明中使用蓝宝石获得衬底的方法与上一实施例提供的使用氮化硅获得衬底的方法类似，只是其中的氮化硅改为了蓝宝石，这里就不再赘述。
上述碳化硅器件的制备方法，包括：提供具有第一厚度的碳化硅，在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；提供蓝宝石；进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述蓝宝石；进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。本方案通过在第一厚度的碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅，提供蓝宝石，进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，在衬底的正面形成碳化硅外延层及碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。
一种碳化硅器件，所述碳化硅器件是通过上述任一项所述的方法制备的。
上述碳化硅器件，是通过上述任一项所述的方法制备的，本方案通过在第一厚度的碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅，提供氮化铝或蓝宝石，进行所述碳化硅与所述氮化铝或蓝宝石的键合，进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，在衬底的正面形成碳化硅外延层及碳化硅器件。通过该方法得到碳化硅器件的制备过程中仅使用了部分单晶碳化硅，降低了碳化硅器件的衬底成本，进而降低了碳化硅器件的生产成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种碳化硅器件的制备方法,其特征在于，所述方法包括：
步骤10：提供具有第一厚度的碳化硅；
步骤11：在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；
步骤12：提供氮化铝；
步骤13：进行所述碳化硅与所述氮化铝的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述氮化铝；
步骤14：进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；
步骤15：在所述衬底的正面形成碳化硅外延层；
步骤16：在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤13之前，还包括以下步骤121：对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行清洗和活化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤121具体包括：
分别使用SC-1液体对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行湿法清洗；
分别对所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面进行等离子体清洗；
分别使用真空紫外光照射所述碳化硅与所述氮化铝上待键合的表面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤13具体包括：
将具有氢注入的所述碳化硅的表面与所述氮化铝放置在一起后，在温度为80摄氏度、压力为6000牛顿的真空环境下静置15分钟，完成键合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤14具体包括：
在氮气环境中进行退火温度大于等于500摄氏度且小于等于1300摄氏度的退火工艺。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，若所述第二厚度大于等于100微米，则分离后的碳化硅继续用作步骤10中的碳化硅。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述衬底的背面通过涂抹光刻胶、显影并刻蚀去除部分氮化铝和氧化层，直至露出所述碳化硅，形成衬底引出开口；
形成背面金属层，所述背面金属层至少完全覆盖所述衬底引出开口的侧壁和底壁。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述氢注入的注入能量大于等于60千电子伏且小于等于80千电子伏、注入剂量大于等于1*1016/cm3且小于等于*1017/cm3、注入角度小于等于7度、注入深度为0.5微米，所述碳化硅外延层的厚度为6微米。
9.一种碳化硅器件的制备方法,其特征在于，所述方法包括：
提供具有第一厚度的碳化硅；
在所述碳化硅的表面形成氧化层，并在所述氧化层的表面进行氢注入，被注入的所述氢穿过所述氧化层，进入所述碳化硅；
提供蓝宝石；
进行所述碳化硅与所述蓝宝石的键合，其中，具有氢注入的所述碳化硅的表面朝向所述蓝宝石；
进行退火和分离工艺，获得衬底和具有第二厚度的碳化硅，其中，所述衬底和所述具有第二厚度的碳化硅的分离位置为氢注入深度的位置；
在所述衬底上形成碳化硅外延层；
在所述碳化硅外延层上形成碳化硅器件。
10.一种碳化硅器件，其特征在于，所述碳化硅器件是通过权利要求1-9任一项所述的方法制备的。
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