CN117642841A - 用于制造碳化硅半导体构件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造碳化硅半导体构件的方法(100)，所述碳化硅半导体构件具有单晶碳化硅衬底和多晶碳化硅衬底，其中，所述单晶碳化硅衬底具有在50μm与100μm之间的范围内的衬底厚度，所述方法包括以下步骤：借助物理气相沉积将硅层施加(105)到所述多晶碳化硅衬底上；借助另外的物理气相沉积将锗层施加(110)到所述单晶碳化硅衬底上；借助于第一激光器连接(115)所述硅层和所述锗层，其中，激光束穿过所述多晶碳化硅衬底被耦合输入，并且产生由硅和锗构成的连接层；在所述单晶碳化硅衬底上或在所述单晶碳化硅衬底内产生(120)所述碳化硅半导体构件的有效区域，其中，借助于具有约350nm的波长和0.5J/cm2至5J/cm2的能量密度的第二激光器执行高温过程；将玻璃衬底施加(125)到所述碳化硅半导体构件的有效区域上，其中，所述玻璃衬底借助粘附层与所述有效区域连接；和借助于第三激光器去除(130)所述连接层，其中，激光束穿过所述多晶碳化硅衬底被耦合输入。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造碳化硅半导体构件的方法。
背景技术
碳化硅半导体构件通常在具有大于300μm的衬底厚度的单晶碳化硅衬底上制造。在完成碳化硅半导体构件的前侧之后，借助研磨过程或磨削过程将衬底厚度减小到低于200μm的特定目标厚度。
在此不利的是，制造过程昂贵，因为单晶碳化硅衬底的大部分被去除。
发明内容
本发明的任务是克服该缺点。
根据本发明提出一种用于制造碳化硅半导体构件的方法，该碳化硅半导体构件具有单晶碳化硅衬底和多晶碳化硅衬底，其中，单晶碳化硅衬底具有在50μm至100μm之间的衬底厚度，所述方法包括：借助物理气相沉积将硅层施加到多晶碳化硅衬底上；以及借助物理气相沉积将锗层施加到单晶碳化硅衬底上。该方法包括：借助于第一激光器连接硅层和锗层，其中，激光束穿过多晶碳化硅衬底被耦合输入，并且产生由硅和锗构成的连接层；以及在单晶碳化硅衬底上或在单晶碳化硅衬底内产生碳化硅半导体构件的有效区域，其中，借助于具有约350nm的波长和0.5J/cm2至5J/cm2的能量密度的第二激光器执行高温过程。该方法包括：将玻璃衬底施加到碳化硅半导体构件的有效区域上，其中，玻璃衬底借助粘附层与有效区域连接；以及借助于第三激光器去除连接层，其中，激光束穿过多晶碳化硅衬底被耦合输入。术语“碳化硅半导体构件的有效区域”理解为n型或p型掺杂区，其形成例如位于单晶碳化硅衬底内的通道区或二极管区，或者形成位于单晶碳化硅衬底上的接触区域。
在此的优点是，制造过程是成本有利的，并且多晶碳化硅衬底可以被再利用，用于制造另外的碳化硅半导体构件。
在一个扩展方案中，硅层和锗层的连接在真空条件下执行，其中，所述真空条件包括在1mbar至3mbar之间的压力。
在此有利的是，所需的激光能量和温度是适度的。
在另一构型中，硅层和锗层的连接在具有氮气或氩气的保护气体气氛中执行。
在此优点是，不会有污物进入，并且所产生的连接层具有良好的质量。
在一个扩展方案中，第一激光器和第三激光器分别产生或使用透射穿过多晶碳化硅衬底和硅层的波长。
在此有利的是，激光能量精确地或目标精确地在所施加的锗层和硅层的区域中耦合输入或能够耦合输入。
在另一构型中，第一激光器和第三激光器分别具有在1J/cm2至5J/cm2之间的能量密度。
在此优点是，由硅和锗构成的连接层的特性可以精确地或目标精确地被设定。
在一个扩展方案中，硅层和/或锗层具有在50nm至1000nm之间的层厚度。
在此有利的是，连接层具有良好的附着特性。
其它优点由下面对实施例的描述或从属权利要求中得出。
附图说明
下面借助优选的实施方式和附图对本发明进行阐述。附图示出：
图1用于制造碳化硅半导体元件、尤其是MOSFET的根据本发明的方法；和
图2要制造的碳化硅半导体构件在执行方法步骤130期间的中间产物。
具体实施方式
图1示出了用于制造具有单晶碳化硅衬底和多晶碳化硅衬底的碳化硅半导体构件的方法100。单晶碳化硅衬底具有在50μm至100μm之间的范围内的衬底厚度。这相应于碳化硅半导体构件的目标厚度或者说近似于目标厚度。方法100以步骤105开始，在该步骤中，借助物理气相沉积将硅层施加到多晶碳化硅衬底上。在随后的步骤110中，借助另外的物理气相沉积将锗层施加到单晶碳化硅衬底上。在随后的步骤115中，借助于第一激光器将硅层和锗层连接，其中，激光束穿过多晶碳化硅衬底被耦合输入。这导致固态反应，其中，产生由硅和锗构成的连接层。例如，在具有1mbar至3mbar的压力的真空下进行连接。替代地，在具有氮气或氩气的保护气体气氛中，例如在正常压力或1bar下执行硅层和锗层的连接。在随后的步骤120中，在单晶碳化硅半导体构件上或单晶碳化硅半导体构件内产生碳化硅半导体构件的有效区域，其中，执行高温过程，例如借助于具有约350nm的波长和0.5J/cm2至5J/cm2的能量密度的第二激光器进行的植入。由此，过程温度保持在1095℃的最大允许温度以下，使得不影响由硅和锗构成的连接层。在随后的步骤125中，将玻璃衬底施加到碳化硅半导体构件的有效区域上，其中，玻璃衬底借助粘附层与有效区域连接。粘附层的厚度在5μm至100μm之间变化。粘附层是局部导电的并且具有0.01至1e-5Ω/cm2的电阻值。由此，例如防止在半导体构件中的不期望的电荷，所述不期望的电荷不能流出。在随后的步骤130中，借助于第三激光器去除连接层，其中，激光束穿过多晶碳化硅衬底被耦合输入。第一激光器、第二激光器以及第三激光器例如是固体激光器。第一激光器和第三激光器产生透射穿过多晶碳化硅衬底和硅层的波长。换言之，激光束不被多晶碳化硅衬底和硅层吸收。例如，使用1440nm的波长。附加地，第一激光器和第三激光器具有在1J/cm2至5J/cm2之间的范围内的能量密度。硅层和锗层具有在50nm至1000nm之间的层厚度。
碳化硅半导体构件例如是MOSFET或二极管。为了制造MOSFET或二极管，在去除130连接层之后，首先在随后的步骤135中借助(包括例如氢氟酸的)湿化学腐蚀过程去除单晶碳化硅衬底上的锗层。在随后的步骤145中，将金属层施加在单晶碳化硅衬底的曾存在有锗层的一侧。该金属层在二极管的情况下用作漏电极或接触电极。如果对于碳化硅半导体构件需要小于50μm的目标厚度，则在步骤135和145之间，在可选的步骤140中，可以将衬底磨削到相应的目标厚度。在跟随在步骤145之后的步骤155中，借助热处理或UV光去除玻璃衬底。可选地，在步骤150中，在去除玻璃衬底之前，单晶碳化硅半导体衬底可以被分割为单个芯片。替代地，可以将电流注入到粘附层中，该电流流向漏电极或接触电极，使得在碳化硅半导体构件中存在限定的电荷量。在1s至1000s的持续时间上施加电流密度，并且该电流密度在此在0.1A/mm2与7A/mm2之间变化。
图2示出了要制造的碳化硅半导体构件在执行方法步骤130期间的中间产物200。该中间产物200包括多晶碳化硅衬底201。在多晶碳化硅衬底201上布置有硅层202。在硅层202上布置有连接层203，该连接层具有硅和锗。在连接层203上布置有锗层204。在锗层204上布置有单晶碳化硅衬底205。在单晶碳化硅衬底205上布置有粘附层206，该粘附层将单晶碳化硅衬底205和玻璃衬底207连接。在图2中示出了激光束208，所述激光束破开或去除连接层203。硅层202和锗层204具有在50nm至1000nm之间的层厚度。硅层202的层厚度可以与锗层204的层厚度不同。
单晶碳化硅衬底是例如4H-、6H-或3C-碳化硅衬底。
碳化硅半导体构件应用在电动车辆或混合动力车辆的电驱动系中，例如应用在DC/DC转换器或逆变器中，以及应用在车辆充电器或用于家用器具的逆变器中。
Claims (6)
1.一种用于制造碳化硅半导体构件的方法(100)，所述碳化硅半导体构件具有单晶碳化硅衬底和多晶碳化硅衬底，其中，所述单晶碳化硅衬底具有在50μm与100μm之间的范围内的衬底厚度，所述方法包括以下步骤：
·借助物理气相沉积将硅层施加(105)到所述多晶碳化硅衬底上；
·借助另外的物理气相沉积将锗层施加(110)到所述单晶碳化硅衬底上；
·借助于第一激光器连接(115)所述硅层和所述锗层，其中，激光束穿过所述多晶碳化硅衬底被耦合输入，并且产生由硅和锗构成的连接层；
·在所述单晶碳化硅衬底上或在所述单晶碳化硅衬底内产生(120)所述碳化硅半导体构件的有效区域，其中，借助于具有约350nm的波长和0.5J/cm2至5J/cm2的能量密度的第二激光器执行高温过程；
·将玻璃衬底施加(125)到所述碳化硅半导体构件的有效区域上，其中，所述玻璃衬底借助粘附层与所述有效区域连接；和
·借助于第三激光器去除(130)所述连接层，其中，激光束穿过所述多晶碳化硅衬底被耦合输入。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述硅层和所述锗层的连接(115)在真空条件下执行，其中，所述真空条件包括1mbar至3mbar之间的压力。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述硅层和所述锗层的连接(115)在具有氮气或氩气的保护气体气氛中执行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述第一激光器和所述第三激光器分别使用透射穿过所述多晶碳化硅衬底和所述硅层的波长。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述第一激光器和所述第三激光器分别具有在1J/cm2至5J/cm2之间的能量密度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述硅层和/或所述锗层具有在50nm至1000nm之间的层厚度。
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