JP6152701B2 - Silicon carbide semiconductor device manufacturing method and silicon carbide semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a silicon carbide semiconductor device.

炭化珪素(SiC)を半導体材料に用いた半導体素子は、シリコン(Si)を半導体材料に用いた半導体素子の次世代の半導体素子として期待されている。その理由は、SiC半導体素子がSi半導体素子と比較して、オン状態における素子の抵抗を数百分の1に低減可能であること、より高温(例えば200℃以上)の環境下で使用可能であることなど、様々な利点があるからである。これらの利点は、SiCのバンドギャップがSiに対して3倍程度大きく、SiCの絶縁破壊電界強度がSiよりも1桁近く大きいというSiC自体の特長により得られるものである。   A semiconductor element using silicon carbide (SiC) as a semiconductor material is expected as a next-generation semiconductor element of a semiconductor element using silicon (Si) as a semiconductor material. The reason is that the SiC semiconductor element can reduce the resistance of the element in the ON state to a hundredth compared to the Si semiconductor element, and can be used in a higher temperature environment (for example, 200 ° C. or more). This is because there are various advantages. These advantages are obtained by the characteristics of SiC itself that the band gap of SiC is about three times as large as that of Si and that the dielectric breakdown electric field strength of SiC is nearly one order of magnitude larger than that of Si.

SiCデバイス(炭化珪素半導体装置)としては、現在までに、ショットキーバリアダイオード(SBD)、プレーナー構造の縦型MOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)などが製品化されている。近年、SiCデバイスのさらなる低抵抗化を図る方法として、SiCを半導体材料に用いたSBD(以下、SiC−SBDとする)において、従来、350μm程度の厚さとしていた半導体基板を薄化し、150μm以下の厚さにまで薄くする方法が提案されている(例えば、下記非特許文献1参照)。   As SiC devices (silicon carbide semiconductor devices), Schottky barrier diodes (SBDs), planar type vertical MOSFETs (insulated gate field effect transistors), and the like have been commercialized so far. In recent years, as a method for further reducing the resistance of SiC devices, in a SBD using SiC as a semiconductor material (hereinafter referred to as SiC-SBD), a semiconductor substrate, which has conventionally been about 350 μm thick, is thinned to 150 μm or less. There has been proposed a method of reducing the thickness to the thickness (for example, see Non-Patent Document 1 below).

アール・ラップ(R.Rupp)、外4名、パフォーマンス オブ ア 650V SiC ダイオード ウィズ リデュースト チップ シックネス(Performance of a 650V SiC Diode with Reduced Chip Thickness)、マテリアルズ サイエンス フォーラム ボリュームス 717−720(2012)(Materials Science Forum Volumes 717−720(2012))、(スイス)、トランス テック パブリケーションズ(Trans Tech Publications)、2012年5月、p.921−924R. Rupp, 4 others, Performance of a 650V SiC Diode with Reduced Chip Thickness (Performance of a 650V SiC Diode Chip Thickness), Materials Science Forum Volumes 20 (17) Materials Science Forum Volumes 717-720 (2012)), (Switzerland), Trans Tech Publications, May 2012, p. 921-924

しかしながら、発明者が鋭意研究を重ねた結果、新たに次のことが判明した。上記非特許文献1のようにSiC基板の薄化によって低抵抗化を図る場合、SiC基板の研削後の裏面にニッケル(Ni)膜を形成し、このNi膜をシリサイド化(化学反応)することにより裏面電極となるNiシリサイド合金電極を形成する。このとき、裏面電極を可能な限り薄くすることによって、SiC基板と裏面電極とのコンタクト抵抗が低減されるとともに、Ni膜のシリサイド化の副生成物であるカーボン(C)の析出量が抑えられ、裏面電極が剥離しにくくなる。   However, as a result of extensive research by the inventor, the following has been newly found. When reducing the resistance by thinning the SiC substrate as in Non-Patent Document 1, a nickel (Ni) film is formed on the back surface of the SiC substrate after grinding, and the Ni film is silicided (chemical reaction). Thus, a Ni silicide alloy electrode to be the back electrode is formed. At this time, by making the back electrode as thin as possible, the contact resistance between the SiC substrate and the back electrode is reduced, and the amount of carbon (C) that is a by-product of silicidation of the Ni film is suppressed. The back electrode is difficult to peel off.

しかしながら、裏面研削によってSiC基板の裏面にダメージ層が生じた場合、ダメージ層が生じた部分の結晶性が損なわれているため、この部分でNi膜のシリサイド化が過度に進行し、裏面電極の厚さが局所的に厚くなってしまう。その結果、SiC基板と裏面電極とのコンタクト抵抗が局所的に増大したり、裏面電極が剥離しやすくなるという問題が生じる。このため、SiC基板の裏面に裏面電極を形成する前に、SiC基板の裏面に残るダメージ層を数十nm程度の厚さまで除去しておく必要がある。   However, when a damaged layer is formed on the back surface of the SiC substrate by back surface grinding, the crystallinity of the portion where the damaged layer is generated is impaired. Therefore, the silicidation of the Ni film proceeds excessively in this portion, and the back electrode The thickness becomes locally thick. As a result, there arises a problem that the contact resistance between the SiC substrate and the back electrode locally increases or the back electrode is easily peeled off. For this reason, before forming the back electrode on the back surface of the SiC substrate, it is necessary to remove the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate to a thickness of about several tens of nanometers.

従来、Siを半導体材料に用いた例えばIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などのSiデバイスでは、裏面研削後にSi基板の裏面に残るダメージ層を薬液によるエッチングによって除去している。しかし、SiCは化学的に安定であるため、薬液によるエッチングではSiC基板の研削面に残るダメージ層を除去することができない。また、上記非特許文献1では、裏面研削後にウェハ裏面に残るダメージ層を除去せずに、ウェハ裏面に裏面電極を形成しているが、ウェハ面内でウェハと裏面電極とのコンタクト抵抗がばらつくことや、裏面電極が剥離しやすいことについて言及されていない。   Conventionally, in a Si device such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) using Si as a semiconductor material, a damaged layer remaining on the back surface of the Si substrate after back surface grinding is removed by chemical etching. However, since SiC is chemically stable, the damaged layer remaining on the ground surface of the SiC substrate cannot be removed by etching with a chemical solution. In Non-Patent Document 1, the back electrode is formed on the back surface of the wafer without removing the damaged layer remaining on the back surface of the wafer after the back surface grinding. However, the contact resistance between the wafer and the back electrode varies within the wafer surface. There is no mention of that the back electrode is easily peeled off.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、素子の抵抗を低減することができる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置を提供することを目的とする。また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電極剥離を防止することができる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a silicon carbide semiconductor device capable of reducing the resistance of an element in order to solve the above-described problems caused by the prior art. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a silicon carbide semiconductor device capable of preventing electrode peeling in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、研削に用いるホイールの砥粒の粒径(直径)を徐々に小さくして複数回の研削工程を行うことによりダメージ層の厚さを薄くした後、ドライエッチングや犠牲酸化によりダメージ層の残部を除去することによって、SiCデバイスの低抵抗化を図るとともに、電極剥離を防止することができることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present inventor has conducted intensive research, and as a result, gradually reduced the grain size (diameter) of the wheel abrasive grains used for grinding, and performed multiple grinding steps. After reducing the thickness of the damaged layer by performing, it was found that the remaining portion of the damaged layer is removed by dry etching or sacrificial oxidation, thereby reducing the resistance of the SiC device and preventing electrode peeling. . The present invention has been made based on such knowledge.

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。まず、炭化珪素からなる半導体基板の裏面を研削し、前記半導体基板の厚さを薄くする研削工程を行う。次に、前記研削工程による研削後に前記半導体基板の裏面に残るダメージ層を酸化し、前記半導体基板の前記研削工程による研削後の裏面に犠牲酸化膜を形成する酸化工程を行う。次に、前記犠牲酸化膜を除去する除去工程を行う。前記酸化工程の前に、前記ダメージ層の厚さを取得し、前記ダメージ層の厚さに基づいて、前記酸化工程における前記犠牲酸化膜の厚さを規定する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention has the following characteristics. First, a grinding process is performed to grind the back surface of a semiconductor substrate made of silicon carbide to reduce the thickness of the semiconductor substrate. Next, an oxidation process is performed in which a damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after grinding by the grinding process is oxidized, and a sacrificial oxide film is formed on the back surface of the semiconductor substrate after grinding by the grinding process. Next, a removal process for removing the sacrificial oxide film is performed. Before the oxidation step, the thickness of the damaged layer is obtained, and the thickness of the sacrificial oxide film in the oxidation step is defined based on the thickness of the damaged layer.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。まず、炭化珪素からなる半導体基板の裏面を研削し、前記半導体基板の厚さを薄くする研削工程を行う。次に、前記研削工程による研削後に前記半導体基板の裏面に残るダメージ層をエッチングし、前記ダメージ層の厚さを薄くするエッチング工程を行う。次に、前記エッチング工程によるエッチング後に前記半導体基板の裏面に残る前記ダメージ層を酸化し、前記半導体基板の前記エッチング工程によるエッチング後の裏面に犠牲酸化膜を形成する酸化工程を行う。次に、前記犠牲酸化膜を除去する除去工程を行う。前記エッチング工程の前に、前記ダメージ層の厚さを取得し、前記ダメージ層の厚さに基づいて、前記エッチング工程における前記半導体基板の裏面の除去量を規定する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention has the following characteristics. First, a grinding process is performed to grind the back surface of a semiconductor substrate made of silicon carbide to reduce the thickness of the semiconductor substrate. Next, an etching process is performed in which the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after grinding by the grinding process is etched to reduce the thickness of the damaged layer. Next, an oxidation process is performed in which the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after etching by the etching process is oxidized, and a sacrificial oxide film is formed on the back surface of the semiconductor substrate after etching by the etching process. Next, a removal process for removing the sacrificial oxide film is performed. Before the etching step, the thickness of the damaged layer is obtained, and the removal amount of the back surface of the semiconductor substrate in the etching step is defined based on the thickness of the damaged layer.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記研削工程は、粒径の異なる砥石を用いた前記研削を2回以上繰り返し行い、前記研削を繰り返すごとに前記砥石の粒径を小さくすることを特徴とする。   Further, in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, the grinding step repeats the grinding using a grindstone having a different particle diameter twice or more, and the grindstone is repeated each time the grinding is repeated. It is characterized in that the particle size of the is reduced.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、さらに、次の特徴を有する。前記研削工程前に、前記半導体基板のおもて面側に、活性領域を囲む耐圧構造を形成する第1形成工程と、前記第1形成工程後に、前記半導体基板のおもて面に保護膜を形成する第2形成工程と、を行う。   In addition, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention has the following features in the above-described invention. Before the grinding step, a first forming step for forming a pressure-resistant structure surrounding an active region on the front surface side of the semiconductor substrate; and after the first forming step, a protective film on the front surface of the semiconductor substrate And a second forming step of forming.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記研削工程では、前記研削工程の後に前記半導体基板の裏面に残る前記ダメージ層の厚さを、前記酸化工程における前記犠牲酸化膜の厚さ以下に調整することを特徴とする。Further, in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention, in the above-described invention, in the grinding step, the thickness of the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after the grinding step is set in the oxidation step. The thickness is adjusted to be equal to or less than the thickness of the sacrificial oxide film.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記研削工程では、前記研削工程の後に前記半導体基板の裏面に残る前記ダメージ層の厚さを、前記エッチング工程における前記半導体基板の裏面の除去量以下に調整することを特徴とする。Moreover, the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device according to the present invention is the above-described invention, wherein, in the grinding step, the thickness of the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after the grinding step is calculated in the etching step. The amount is adjusted to be equal to or less than the removal amount of the back surface of the semiconductor substrate.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記研削工程では、前記半導体基板の厚さを200μm以下まで薄くすることを特徴とする。   In addition, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the thickness of the semiconductor substrate is reduced to 200 μm or less in the grinding step.

また、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記ダメージ層は、結晶性が損なわれた層であることを特徴とする。   In the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the present invention as set forth in the invention described above, the damaged layer is a layer in which crystallinity is impaired.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる炭化珪素半導体装置は、上述した炭化珪素半導体装置の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a silicon carbide semiconductor device according to the present invention is manufactured by using the above-described method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.

上述した発明によれば、裏面研削後に半導体基板の裏面に残るダメージ層をエッチングによって除去することにより、従来よりも薄い厚さで、かつ厚さが均一な裏面電極を形成することができる。裏面電極の厚さを薄くすることができるため、SiC基板と裏面電極とのコンタクト抵抗を低減することができる。また、裏面電極の厚さを均一に形成することができるため、コンタクト抵抗が局所的に増大することを防止するとともに、SiC基板と裏面電極との界面に析出するカーボンの析出量を抑制することができる。   According to the above-described invention, by removing the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after the back surface grinding by etching, it is possible to form a back electrode having a smaller thickness and a uniform thickness than conventional ones. Since the thickness of the back electrode can be reduced, the contact resistance between the SiC substrate and the back electrode can be reduced. Also, since the thickness of the back electrode can be formed uniformly, the contact resistance is prevented from locally increasing and the amount of carbon deposited at the interface between the SiC substrate and the back electrode is suppressed. Can do.

本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置によれば、素子の抵抗を低減することができるという効果を奏する。また、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置によれば、電極剥離を防止することができるという効果を奏する。   According to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and the silicon carbide semiconductor device according to the present invention, there is an effect that the resistance of the element can be reduced. Moreover, according to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and the silicon carbide semiconductor device according to the present invention, there is an effect that electrode peeling can be prevented.

実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the middle of manufacture of the silicon carbide semiconductor device concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the middle of manufacture of the silicon carbide semiconductor device concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the middle of manufacture of the silicon carbide semiconductor device concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the middle of manufacture of the silicon carbide semiconductor device concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the middle of manufacture of the silicon carbide semiconductor device concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。FIG. 7 is a cross sectional view showing a state in the middle of manufacture of the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。また、本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数を表している。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   A preferred embodiment of a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a silicon carbide semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the accompanying drawings, it means that electrons or holes are majority carriers in layers and regions with n or p, respectively. Further, + and − attached to n and p mean that the impurity concentration is higher and lower than that of the layer or region where it is not attached. Also, in this specification, in the Miller index notation, “−” means a bar attached to the index immediately after that, and “−” is added before the index to indicate a negative index. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted.

(実施の形態1)
実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について、SiCを半導体材料に用いたショットキーバリアダイオード(SiC−SBD)を作製(製造)する場合を例に説明する。図1〜5は、実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。まず、図1に示すように、n半導体基板(以下、SiC基板とする)1として、例えば、直径3インチのn型4H−SiC単結晶のエピタキシャル基板を用意する。SiC基板1の初期(薄化前)の厚さは、例えば350μmであってもよい。SiC基板1のおもて面2は、例えば(0001)面(いわゆるSi面)であってもよい。
(Embodiment 1)
The method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment will be described by taking as an example the case of manufacturing (manufacturing) a Schottky barrier diode (SiC-SBD) using SiC as a semiconductor material. 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a state during the manufacture of the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 1, for example, an n-type 4H—SiC single crystal epitaxial substrate having a diameter of 3 inches is prepared as an n semiconductor substrate (hereinafter referred to as a SiC substrate) 1. The initial thickness (before thinning) of SiC substrate 1 may be 350 μm, for example. The front surface 2 of the SiC substrate 1 may be, for example, a (0001) surface (so-called Si surface).

次に、SiC基板1のおもて面2上に形成したレジスト膜や酸化膜をパターニングしてイオン注入用マスク(不図示)を形成する工程と、このイオン注入用マスクをマスクとして不純物をイオン注入11する工程と、を繰り返し行い、SiC基板1のおもて面2の表面層に選択的に耐圧構造4を形成する。耐圧構造4は、SiC基板1のおもて面2側の電界を緩和し耐圧を保持する領域であり、オン状態のときに電流が流れる活性領域の外周を囲む。耐圧構造4として、例えば、アルミニウム(Al)などのp型不純物を注入してp型領域のガードリングを形成してもよいし、さらにリン(P)などのn型不純物を注入してp型領域のガードリングの内部にn型領域を形成しダブルガードリングとしてもよい。   Next, a step of patterning a resist film or an oxide film formed on the front surface 2 of the SiC substrate 1 to form an ion implantation mask (not shown), and using this ion implantation mask as a mask, impurities are ionized. The step of implanting 11 is repeated to selectively form the pressure resistant structure 4 on the surface layer of the front surface 2 of the SiC substrate 1. The breakdown voltage structure 4 is a region that relaxes the electric field on the front surface 2 side of the SiC substrate 1 and maintains the breakdown voltage, and surrounds the outer periphery of the active region through which current flows in the on state. As the breakdown voltage structure 4, for example, a p-type impurity such as aluminum (Al) may be implanted to form a guard ring in the p-type region, or an n-type impurity such as phosphorus (P) may be implanted to form a p-type. An n-type region may be formed inside the region guard ring to form a double guard ring.

次に、熱処理を行い、SiC基板1にイオン注入11した不純物を活性化させる。次に、図2に示すように、SiC基板1のおもて面2上に、後述する裏面研削時にSiC基板1のおもて面2を保護する表面保護膜として例えば1.0μmの厚さの堆積酸化膜12を形成する。次に、図3に示すように、おもて面2を下にしてSiC基板1を例えばステージ(不図示)に載置し、SiC基板1を裏面3側から研削していき、SiC−SBDとして用いる製品厚さの位置まで研削する。以降、製品厚さの位置まで研削した後のSiC基板の裏面を符号3aで示す。   Next, heat treatment is performed to activate the impurities implanted 11 into the SiC substrate 1. Next, as shown in FIG. 2, a thickness of, for example, 1.0 μm is provided on the front surface 2 of the SiC substrate 1 as a surface protective film that protects the front surface 2 of the SiC substrate 1 during back surface grinding described later. The deposited oxide film 12 is formed. Next, as shown in FIG. 3, the SiC substrate 1 is placed on, for example, a stage (not shown) with the front surface 2 facing down, and the SiC substrate 1 is ground from the back surface 3 side to obtain SiC-SBD. Grind to the position of the product thickness used as. Hereinafter, the back surface of the SiC substrate after being ground to the product thickness position is denoted by reference numeral 3a.

具体的には、第1ホイール(不図示)を用いてSiC基板1の裏面3を第1研削することにより、SiC基板1の厚さを例えば155μm程度まで薄くする。そして、第1ホイールよりも砥粒の細かい第2ホイールを用いてSiC基板1の裏面3を第2研削することにより、SiC基板1の厚さをさらに5μm程度研削する。第1ホイールとして、例えば粒径(直径)が5μm〜10μm程度の範囲内の砥粒の砥石からなるダイヤモンドホイールを用いてもよい。第2ホイールとして、例えば粒径が2μm〜4μm程度の範囲内の砥粒の砥石からなるダイヤモンドホイールを用いてもよい。   Specifically, the back surface 3 of the SiC substrate 1 is first ground using a first wheel (not shown), thereby reducing the thickness of the SiC substrate 1 to, for example, about 155 μm. Then, the back surface 3 of the SiC substrate 1 is second ground using a second wheel having finer abrasive grains than the first wheel, whereby the thickness of the SiC substrate 1 is further ground by about 5 μm. As a 1st wheel, you may use the diamond wheel which consists of a grindstone of the abrasive grain in the range whose particle size (diameter) is about 5 micrometers-10 micrometers, for example. As a 2nd wheel, you may use the diamond wheel which consists of a grindstone of the abrasive grain in the range whose particle size is about 2 micrometers-about 4 micrometers, for example.

第2研削を行うことにより、第1研削後にSiC基板1の裏面3に生じたダメージ層の厚さを薄くすることができる。ダメージ層とは、例えば、研削により結晶性が損なわれた部分を含む層である。結晶性が損なわれたとは、例えば結晶構造が破壊されていることである。第1研削後にSiC基板1の裏面3aに生じたダメージ層の厚さは、第2研削に用いる第2ホイールの砥粒の粒径を細かくするほど薄くすることができるが、第2ホイールの砥粒の粒径を細かくするほど第2研削の研削力が低下し、硬度の高いSiC基板1の研削が困難となる。そこで、第1ホイールの砥粒を粗めに設定し第1研削の研削力を高めてプロセス効率(スループット)を向上させるのが好ましい。   By performing the second grinding, the thickness of the damaged layer generated on the back surface 3 of the SiC substrate 1 after the first grinding can be reduced. The damaged layer is a layer including a portion where crystallinity is impaired by grinding, for example. The loss of crystallinity means, for example, that the crystal structure is destroyed. The thickness of the damaged layer formed on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the first grinding can be made thinner as the grain size of the abrasive grains of the second wheel used for the second grinding becomes finer. The finer the grain size, the lower the grinding force of the second grinding, making it difficult to grind the SiC substrate 1 with high hardness. Therefore, it is preferable to improve the process efficiency (throughput) by setting the abrasive grains of the first wheel to be coarse and increasing the grinding force of the first grinding.

第1研削の第1ホイールとして砥粒の粒径が10μm以上のホイールを用いてもよい。この場合、第1研削と第2研削との間に、第1研削の第1ホイールよりも砥粒の粒径が細かく、かつ第2研削の第2ホイールよりも砥粒の粒径が粗い第3ホイールを用いてSiC基板1の裏面3を第3研削するのが好ましい。その理由は、第1ホイールの砥粒と第2ホイールの砥粒との粒径差が大きい場合、第1研削後にSiC基板1の裏面3に生じたダメージ層を第2研削によって低減することが困難となるからである。第3研削は、複数回繰り返し行ってもよく、その場合、第3研削に用いる第3ホイールの砥粒の粒径を徐々に小さくする。   You may use the wheel whose particle size of an abrasive grain is 10 micrometers or more as a 1st wheel of 1st grinding. In this case, between the first grinding and the second grinding, the grain size of the abrasive grains is finer than that of the first wheel of the first grinding and the grain size of the abrasive grains is coarser than that of the second wheel of the second grinding. It is preferable that the back surface 3 of the SiC substrate 1 is third ground using three wheels. The reason is that the damage layer generated on the back surface 3 of the SiC substrate 1 after the first grinding is reduced by the second grinding when the grain size difference between the abrasive grains of the first wheel and the abrasive grains of the second wheel is large. It will be difficult. The third grinding may be repeated a plurality of times. In that case, the grain size of the abrasive grains of the third wheel used for the third grinding is gradually reduced.

次に、図4に示すように、例えばフッ化炭素(CF4)ガスおよび酸素(O2)ガスを含むガス雰囲気13の容量結合型プラズマ(CCP)によるドライエッチングによって、SiC基板1の第2研削後の裏面3a(研削面)から所定の厚さ(以下、除去量とする)だけエッチングし、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を除去する。SiC基板1の裏面3aの除去量は、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層の厚さを例えば断面観察により予め取得し、取得したダメージ層の厚さに基づいて決定するのがよい。 Next, as shown in FIG. 4, the second etching of the SiC substrate 1 is performed by dry etching using capacitively coupled plasma (CCP) in a gas atmosphere 13 containing, for example, fluorocarbon (CF 4 ) gas and oxygen (O 2 ) gas. Etching is performed from the back surface 3a (ground surface) after grinding by a predetermined thickness (hereinafter referred to as a removal amount), and the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 is removed after the second grinding. The amount of removal of the back surface 3a of the SiC substrate 1 is determined based on the thickness of the damaged layer obtained in advance by, for example, observing the thickness of the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding. Is good.

例えばダメージ層の厚さが最大で0.15μmであった場合、エッチングによるSiC基板1の裏面3aの除去量は、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層をほぼ除去可能な例えば0.2μm程度とするのがよい。また、エッチングによるSiC基板1の裏面3aの除去量は、例えば30分以上の長時間のエッチングを行うことにより増やすことができるが、プロセス効率を考慮して例えば0.2μm以上0.5μm以下程度とするのが望ましい。このため、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を上記範囲内の除去量でのエッチングによってほぼ完全に除去することができるように、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層の厚さを調整するのがよい。   For example, when the thickness of the damaged layer is 0.15 μm at the maximum, the removal amount of the back surface 3a of the SiC substrate 1 by etching can substantially remove the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding. It should be about 0.2 μm. In addition, the amount of removal of the back surface 3a of the SiC substrate 1 by etching can be increased by performing etching for a long time of, for example, 30 minutes or more, but considering the process efficiency, for example, about 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. Is desirable. For this reason, after the second grinding, the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 can be removed almost completely by etching with the removal amount within the above range. It is better to adjust the thickness of the remaining damaged layer.

次に、図5に示すように、堆積酸化膜12を除去した後、SiC基板1のおもて面2上に、活性領域が露出されるように層間絶縁膜5を形成する。次に、SiC基板1の裏面3aおよびおもて面2にそれぞれNi膜を例えば0.02μmの厚さで蒸着する。その後、熱処理により、SiC基板1の裏面3aおよびおもて面2の各Ni膜をそれぞれシリサイド化し、おもて面電極6および裏面電極7となるNiシリサイド合金電極を形成する。おもて面電極6は、アノード電極(ショットキー電極)であり、活性領域においてSiC基板1のおもて面2および耐圧構造4に接する。おもて面電極6の端部は、層間絶縁膜5上に延在させてもよい。裏面電極7は、カソード電極(オーミック電極)であり、SiC基板1の裏面3a全体に接する。このようにして、実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置が完成する。   Next, as shown in FIG. 5, after the deposited oxide film 12 is removed, an interlayer insulating film 5 is formed on the front surface 2 of the SiC substrate 1 so that the active region is exposed. Next, a Ni film is deposited on the back surface 3a and the front surface 2 of the SiC substrate 1 to a thickness of, for example, 0.02 μm. Thereafter, the Ni film on the back surface 3a and the front surface 2 of the SiC substrate 1 is silicidized by heat treatment to form a Ni silicide alloy electrode that becomes the front surface electrode 6 and the back surface electrode 7, respectively. The front surface electrode 6 is an anode electrode (Schottky electrode), and is in contact with the front surface 2 and the breakdown voltage structure 4 of the SiC substrate 1 in the active region. The end of the front electrode 6 may extend on the interlayer insulating film 5. Back electrode 7 is a cathode electrode (ohmic electrode) and contacts the entire back surface 3 a of SiC substrate 1. In this way, the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment is completed.

上述した実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法に従い、例示した上記諸条件でSiC−SBD(以下、実施例1とする)を作製し、断面観察により実施例1の裏面電極7の厚さを検証した。すなわち、SiC基板1の裏面研削は、粒径が5μm〜10μm程度の範囲内の砥粒の第1ホイールを用いた第1研削と、粒径が2μm〜4μm程度の範囲内の砥粒の第2ホイールを用いた第2研削とを行った。第2研削後にSiC基板1の裏面3aに最大0.15μmの厚さでダメージ層が残ったため、SiC基板1の裏面3aから0.2μmの厚さ(除去量)だけドライエッチングして、SiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を除去した。その結果、実施例1において、裏面電極7を0.04μmの厚さで均一に形成することができることが確認された。   According to the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment described above, SiC-SBD (hereinafter referred to as Example 1) is manufactured under the above-described various conditions, and the back electrode 7 of Example 1 is observed by cross-sectional observation. The thickness was verified. That is, the back surface grinding of the SiC substrate 1 includes the first grinding using the first wheel of abrasive grains having a particle size in the range of about 5 μm to 10 μm and the first grinding of abrasive grains in the range of about 2 μm to 4 μm. Second grinding using two wheels was performed. After the second grinding, a damaged layer remains at a maximum thickness of 0.15 μm on the back surface 3 a of the SiC substrate 1. Therefore, the SiC substrate 1 is dry-etched by a thickness (removed amount) of 0.2 μm from the back surface 3 a of the SiC substrate 1. The damage layer remaining on the back surface 3a of 1 was removed. As a result, in Example 1, it was confirmed that the back electrode 7 can be uniformly formed with a thickness of 0.04 μm.

一方、比較として、第2研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層の除去していないSiC−SBD(以下、比較例とする)を作製した。そして、断面観察により、実施例1と同様に、比較例の裏面電極の厚さを検証した。比較例の製造方法は、第2研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層を除去していないことを除いて実施例1と同様である。比較例では、裏面電極の厚さが局所的に0.2μm程度厚くなっていることが確認された。また、実施例1と比較例との断面画像を比較した結果、実施例1は、比較例と比べて、Ni膜のシリサイド化に伴ってSiC基板1の裏面3aから遊離してSiC基板1の裏面3aと裏面電極7との界面に析出するカーボンの析出量を1/5倍程度に低減することができることが確認された。   On the other hand, as a comparison, a SiC-SBD (hereinafter referred to as a comparative example) in which the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the second grinding was not removed was produced. And the cross-sectional observation verified the thickness of the back surface electrode of the comparative example similarly to Example 1. The manufacturing method of the comparative example is the same as that of Example 1 except that the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the second grinding is not removed. In the comparative example, it was confirmed that the thickness of the back electrode locally increased by about 0.2 μm. Moreover, as a result of comparing the cross-sectional images of Example 1 and the comparative example, Example 1 is separated from the back surface 3a of the SiC substrate 1 along with the silicidation of the Ni film, as compared with the comparative example. It was confirmed that the amount of carbon deposited at the interface between the back surface 3a and the back electrode 7 can be reduced to about 1/5 times.

以上、説明したように、実施の形態1によれば、裏面研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層をエッチングによって除去することにより、従来よりも薄い厚さで、かつ厚さが均一な裏面電極を形成することができる。具体的には、裏面電極の厚さを0.01μm以下程度にまで薄くすることができる。裏面電極の厚さを薄くすることができるため、SiC基板と裏面電極とのコンタクト抵抗を低減することができる。これにより、素子の抵抗を低減することができる。また、裏面電極の厚さを均一に形成することができるため、コンタクト抵抗が局所的に増大することを防止するとともに、SiC基板と裏面電極との界面に析出するカーボンの析出量を抑制することができる。これにより、ウェハ面内でSiC基板と裏面電極とのコンタクト抵抗がばらつくことを防止し、素子抵抗を安定して低減させることができるとともに、裏面電極の剥離を防止することができる。   As described above, according to the first embodiment, the damaged electrode remaining on the back surface of the SiC substrate after the back surface grinding is removed by etching, so that the back surface electrode having a smaller thickness and a uniform thickness than the conventional one. Can be formed. Specifically, the thickness of the back electrode can be reduced to about 0.01 μm or less. Since the thickness of the back electrode can be reduced, the contact resistance between the SiC substrate and the back electrode can be reduced. Thereby, the resistance of the element can be reduced. Also, since the thickness of the back electrode can be formed uniformly, the contact resistance is prevented from locally increasing and the amount of carbon deposited at the interface between the SiC substrate and the back electrode is suppressed. Can do. Thereby, the contact resistance between the SiC substrate and the back electrode in the wafer surface can be prevented from varying, the element resistance can be stably reduced, and the back electrode can be prevented from peeling off.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について、SiC−SBDを作製する場合を例に説明する。図6は、実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法が実施の形態1にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法と異なる点は、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を犠牲酸化によって除去する点である。
(Embodiment 2)
Next, the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment will be described by taking a case of producing SiC-SBD as an example. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state during the manufacture of the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment. The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment is different from the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device according to the first embodiment in that the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding is sacrificed. It is a point to remove.

具体的には、まず、実施の形態1と同様に、SiC基板1を用意し、耐圧構造4の形成から第2研削までの工程を順に行う(図1〜3参照)。次に、図6に示すように、例えば1000℃程度の温度で15分間のドライ酸化(熱酸化)によって、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を酸化し、SiC基板1の裏面3a上に例えば0.4μmの厚さの熱酸化膜21を形成する。次に、バッファードフッ酸(BHF)により、堆積酸化膜12および熱酸化膜21を除去する(犠牲酸化)。これにより、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残っていたダメージ層を除去することができる。その後、実施の形態1と同様に、層間絶縁膜5、裏面電極7およびおもて面電極6を形成することにより、実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置が完成する(図5参照)。   Specifically, first, as in the first embodiment, the SiC substrate 1 is prepared, and the steps from the formation of the pressure-resistant structure 4 to the second grinding are sequentially performed (see FIGS. 1 to 3). Next, as shown in FIG. 6, the damaged layer remaining on the back surface 3 a of the SiC substrate 1 after the second grinding is oxidized by dry oxidation (thermal oxidation) at a temperature of about 1000 ° C. for 15 minutes, for example. A thermal oxide film 21 having a thickness of 0.4 μm, for example, is formed on the back surface 3a. Next, the deposited oxide film 12 and the thermal oxide film 21 are removed by buffered hydrofluoric acid (BHF) (sacrificial oxidation). Thereby, the damaged layer remaining on the back surface 3a of SiC substrate 1 after the second grinding can be removed. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, by forming interlayer insulating film 5, back electrode 7 and front surface electrode 6, the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment is completed (see FIG. 5).

熱酸化膜21を形成するための熱酸化においては、SiC基板1のおもて面2上にすでに堆積酸化膜12が形成されているため、SiC基板1のおもて面2の酸化レート(酸化速度)は裏面3aの酸化レートよりも小さい。これによって、SiC基板1のおもて面2側にすでに形成されている耐圧構造4が酸化されて崩れることを防止することができ、耐圧特性の劣化を抑制することができる。耐圧構造4が崩れるとは、例えば、耐圧構造4を構成するガードリングの厚さが薄くなったり、ガードリングが消滅することである。   In the thermal oxidation for forming the thermal oxide film 21, since the deposited oxide film 12 has already been formed on the front surface 2 of the SiC substrate 1, the oxidation rate of the front surface 2 of the SiC substrate 1 ( The oxidation rate is smaller than the oxidation rate of the back surface 3a. Thereby, it is possible to prevent the breakdown voltage structure 4 already formed on the front surface 2 side of the SiC substrate 1 from being oxidized and broken, and to suppress the deterioration of breakdown voltage characteristics. The breakdown of the pressure-resistant structure 4 means, for example, that the guard ring constituting the pressure-resistant structure 4 becomes thin or the guard ring disappears.

熱酸化膜21の厚さは、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層の厚さを例えば断面観察により予め取得し、取得したダメージ層の厚さに基づいて決定するのがよい。例えばダメージ層の厚さが最大0.15μmであった場合、熱酸化膜21の厚さは、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層をほぼ酸化可能な例えば0.4μm程度であるのがよい。熱酸化膜21の厚さは、長時間の熱酸化により厚くすることができるが、熱酸化により耐圧構造4が崩れる虞があることやプロセス効率を考慮して例えば0.4μm以上1.0μm以下程度とするのが望ましい。このため、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を上記範囲内の厚さでほぼ完全に酸化することができるように、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層の厚さを調整するのがよい。   The thickness of the thermal oxide film 21 is preferably determined based on the thickness of the damaged layer obtained in advance by, for example, observing the thickness of the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding. . For example, when the damage layer has a maximum thickness of 0.15 μm, the thickness of the thermal oxide film 21 is, for example, about 0.4 μm that can oxidize the damage layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding. There should be. Although the thickness of the thermal oxide film 21 can be increased by thermal oxidation for a long time, for example, 0.4 μm or more and 1.0 μm or less in consideration of the possibility that the pressure-resistant structure 4 may be destroyed by thermal oxidation and the process efficiency. It is desirable to set the degree. Therefore, the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding so that the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding can be almost completely oxidized with a thickness within the above range. It is better to adjust the thickness.

上述した実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法に従い、例示した上記諸条件でSiC−SBD(以下、実施例2とする)を作製し、断面観察により実施例2の裏面電極7の厚さを検証した。すなわち、実施例2におけるSiC基板1の裏面研削条件は、実施例1と同様である。第2研削後にSiC基板1の裏面3aに最大0.15μmの厚さでダメージ層が残ったため、0.4μmの厚さの熱酸化膜21による犠牲酸化によってダメージ層を除去した。その結果、実施例2においても、実施例1と同様に、裏面電極7を0.04μmの厚さで均一に形成することができることが確認された。また、実施例2と上記比較例との断面画像を比較した結果、実施例2においても、実施例1と同程度に、SiC基板1の裏面3aと裏面電極7との界面に析出するカーボンの析出量を低減することができることが確認された。   In accordance with the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the second embodiment described above, SiC-SBD (hereinafter referred to as Example 2) is manufactured under the above-described various conditions, and the back electrode 7 of Example 2 is observed by cross-sectional observation. The thickness was verified. That is, the back surface grinding conditions of the SiC substrate 1 in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. After the second grinding, the damaged layer remained at a maximum thickness of 0.15 μm on the back surface 3 a of the SiC substrate 1. Therefore, the damaged layer was removed by sacrificial oxidation using the thermal oxide film 21 having a thickness of 0.4 μm. As a result, it was confirmed that the back electrode 7 can be uniformly formed with a thickness of 0.04 μm in Example 2 as in Example 1. In addition, as a result of comparing the cross-sectional images of Example 2 and the above comparative example, in Example 2 as well as in Example 1, carbon deposited on the interface between the back surface 3a of the SiC substrate 1 and the back electrode 7 was obtained. It was confirmed that the amount of precipitation can be reduced.

以上、説明したように、実施の形態2によれば、裏面研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層を犠牲酸化によって除去することにより、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態2によれば、SiC基板の裏面に熱酸化膜を形成する前に、SiC基板のおもて面を堆積酸化膜によって保護することにより、熱酸化時に、SiC基板のおもて面の酸化レートをSiC基板の裏面の酸化レートよりも小さくすることができる。これによって、熱酸化により耐圧構造が崩れることを抑制することができる。   As described above, according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained by removing the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the back surface grinding by sacrificial oxidation. Further, according to the second embodiment, before the thermal oxide film is formed on the back surface of the SiC substrate, the front surface of the SiC substrate is protected by the deposited oxide film, so that the main surface of the SiC substrate is The oxidation rate of the front surface can be made smaller than the oxidation rate of the back surface of the SiC substrate. Thereby, it is possible to suppress the breakdown structure from being destroyed by thermal oxidation.

(実施の形態3)
次に、実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について、SiC−SBDを作製する場合を例に説明する。実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法が実施の形態2にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法と異なる点は、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層をエッチングと犠牲酸化とを組み合わせて除去する点である。
(Embodiment 3)
Next, the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the third embodiment will be described by taking as an example the case of producing SiC-SBD. The silicon carbide semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment is different from the silicon carbide semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment in that the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 is etched and sacrificed after the second grinding. It is a point to remove in combination with oxidation.

具体的には、まず、実施の形態1と同様に、SiC基板1を用意し、耐圧構造4の形成から第2研削までの工程を順に行う(図1〜3参照)。次に、実施の形態1と同様に、例えばガス雰囲気13の容量結合型プラズマによるドライエッチングによって、SiC基板1の第2研削後の裏面3a(研削面)を例えば0.1μmの厚さ(除去量)だけ除去し、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層の厚さを薄くする(図4参照)。   Specifically, first, as in the first embodiment, the SiC substrate 1 is prepared, and the steps from the formation of the pressure-resistant structure 4 to the second grinding are sequentially performed (see FIGS. 1 to 3). Next, as in the first embodiment, the back surface 3a (ground surface) after the second grinding of the SiC substrate 1 is, for example, 0.1 μm thick (removed) by dry etching using capacitively coupled plasma in a gas atmosphere 13, for example. The damage layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding is reduced (see FIG. 4).

次に、実施の形態2と同様に、例えば1000℃程度の温度で10分間のドライ酸化によって、ドライエッチング後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層を酸化し、SiC基板1の裏面3a上に例えば0.2μmの厚さの熱酸化膜21を形成する(図6参照)。次に、実施の形態2と同様に、堆積酸化膜12および熱酸化膜21を除去する(犠牲酸化)。これにより、ドライエッチング後にSiC基板1の裏面3aに残っていたダメージ層を除去することができる。その後、実施の形態1と同様に、層間絶縁膜5、裏面電極7およびおもて面電極6を形成することにより、実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置が完成する(図5参照)。   Next, as in the second embodiment, the damaged layer remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after dry etching is oxidized by dry oxidation at a temperature of about 1000 ° C. for 10 minutes, for example, and is applied to the back surface 3a of the SiC substrate 1 For example, a thermal oxide film 21 having a thickness of 0.2 μm is formed (see FIG. 6). Next, similarly to the second embodiment, the deposited oxide film 12 and the thermal oxide film 21 are removed (sacrificial oxidation). Thereby, the damaged layer remaining on back surface 3a of SiC substrate 1 after dry etching can be removed. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, by forming interlayer insulating film 5, back electrode 7 and front surface electrode 6, the silicon carbide semiconductor device according to the third embodiment is completed (see FIG. 5).

エッチングによるSiC基板1の裏面3aの除去量、および、犠牲酸化によるSiC基板1の裏面3aの除去量(熱酸化膜21の厚さ)は、第2研削後にSiC基板1の裏面3aに残るダメージ層の厚さを例えば断面観察により予め取得し、この取得したダメージ層の厚さに基づいて決定するのがよい。また、熱酸化により耐圧構造が崩れることを抑制するために、犠牲酸化によるSiC基板1の裏面3aの除去量よりもエッチングによるSiC基板1の裏面3aの除去量を多くするのが好ましい。例えばダメージ層の厚さが最大で0.15μmであった場合、例えばドライエッチングにより0.1μmの厚さでダメージ層を除去し、ドライエッチング後にSiC基板1の裏面3に残るダメージ層を犠牲酸化により除去する。   The amount of removal of the back surface 3a of the SiC substrate 1 by etching and the amount of removal of the back surface 3a of the SiC substrate 1 by sacrificial oxidation (the thickness of the thermal oxide film 21) are the damages remaining on the back surface 3a of the SiC substrate 1 after the second grinding. The thickness of the layer is preferably acquired in advance by, for example, cross-sectional observation, and is determined based on the acquired thickness of the damaged layer. In order to suppress the breakdown of the pressure-resistant structure due to thermal oxidation, it is preferable to increase the removal amount of back surface 3a of SiC substrate 1 by etching rather than the removal amount of back surface 3a of SiC substrate 1 by sacrificial oxidation. For example, when the thickness of the damaged layer is 0.15 μm at the maximum, the damaged layer is removed to a thickness of 0.1 μm by dry etching, for example, and the damaged layer remaining on the back surface 3 of the SiC substrate 1 after the dry etching is sacrificed. Remove with.

上述した実施の形態3にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法に従い、例示した上記諸条件でSiC−SBD(以下、実施例3とする)を作製し、断面観察により実施例3の裏面電極7の厚さを検証した。すなわち、実施例3におけるSiC基板1の裏面研削条件は、実施例1と同様である。第2研削後にSiC基板1の裏面3aに最大0.15μmの厚さでダメージ層が残ったため、SiC基板1の裏面3aから0.1μmの厚さ(除去量)だけドライエッチングし、0.2μmの厚さの熱酸化膜21による犠牲酸化によってダメージ層を除去した。その結果、実施例3においても、実施例1,2と同様に、裏面電極7を0.04μmの厚さで均一に形成することができることが確認された。また、実施例3と上記比較例との断面画像を比較した結果、実施例3においても、実施例1,2と同程度に、SiC基板1の裏面3aと裏面電極7との界面に析出するカーボンの析出量を低減することができることが確認された。   In accordance with the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to the third embodiment described above, SiC-SBD (hereinafter referred to as Example 3) is manufactured under the above-described various conditions, and the back electrode 7 of Example 3 is observed by cross-sectional observation. The thickness was verified. That is, the back surface grinding conditions of the SiC substrate 1 in Example 3 are the same as those in Example 1. After the second grinding, a damaged layer remains at a maximum thickness of 0.15 μm on the back surface 3 a of the SiC substrate 1. Therefore, dry etching is performed from the back surface 3 a of the SiC substrate 1 by a thickness (removal amount) of 0.1 μm to 0.2 μm. The damaged layer was removed by sacrificial oxidation by the thermal oxide film 21 having a thickness of. As a result, it was confirmed that the back electrode 7 can be uniformly formed with a thickness of 0.04 μm in Example 3 as in Examples 1 and 2. Further, as a result of comparing the cross-sectional images of Example 3 and the above comparative example, Example 3 also precipitates at the interface between back surface 3a and back electrode 7 of SiC substrate 1 in the same degree as Examples 1 and 2. It was confirmed that the amount of carbon deposited can be reduced.

以上、説明したように、実施の形態3によれば、裏面研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層をエッチングと犠牲酸化との組み合わせによって除去することにより、実施の形態1,2と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態3によれば、裏面研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層を犠牲酸化のみによって除去する場合に比べて、犠牲酸化のための熱酸化膜の厚さを薄くすることができるため、熱酸化により耐圧構造が崩れることを抑制することができる。   As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments are obtained by removing the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the back surface grinding by a combination of etching and sacrificial oxidation. Can be obtained. Further, according to the third embodiment, the thickness of the thermal oxide film for sacrificial oxidation can be reduced as compared with the case where the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the back surface grinding is removed only by sacrificial oxidation. Therefore, it is possible to suppress the breakdown structure from collapsing due to thermal oxidation.

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、各実施の形態では、SiC−SBDを作製する場合を例に説明しているが、例えばSiCを半導体材料として用いたMOS(金属−酸化膜−半導体)型半導体装置など他の構成のSiCデバイスに適用可能である。また、各実施の形態では、SiC基板の(0001)面をおもて面とし、裏面となる(000−1)面(いわゆるC面)を研削する場合について説明しているが、本発明者は(0001)面および(000−1)面ともに同様の厚さのダメージ層が生じることを確認しており、本発明は(000−1)面をおもて面とする場合にも適用可能である。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in each embodiment, the case where a SiC-SBD is manufactured is described as an example. For example, a SiC (metal-oxide-semiconductor) type semiconductor device using SiC as a semiconductor material may be used. Applicable to devices. In each embodiment, the (0001) plane of the SiC substrate is used as the front surface, and the (000-1) plane (so-called C plane) serving as the back surface is ground. Has confirmed that a damage layer having the same thickness is formed on both the (0001) plane and the (000-1) plane, and the present invention can also be applied to the case where the (000-1) plane is the front plane. It is.

また、実施の形態1,3では、裏面研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層をドライエッチングにより除去する場合を例に説明しているが、これに限らず、ドライエッチングに代えて例えばウェットエッチングを用いてもよい。また、実施の形態2,3では、裏面研削後にSiC基板の裏面に残るダメージ層を犠牲酸化によって除去するにあたって、ドライ酸化によりSiC基板の裏面に熱酸化膜を形成しているが、これに限らず、ウェット酸化により熱酸化膜を形成してもよい。また、SiC基板のおもて面を保護する保護膜は、堆積酸化膜に限らず例えばレジスト膜であってもよい。また、本発明は、炭化珪素を半導体材料として用いた場合を例に説明しているが、これに限らず、Siよりもバンドギャップが大きい他の材料を半導体材料として用いた場合や、Siを半導体材料として用いた場合にも適用可能である。また、本発明は、導電型を反転させても同様に成り立つ。   In the first and third embodiments, the case where the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the back surface grinding is removed by dry etching is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, wet etching is used instead of dry etching. May be used. In the second and third embodiments, when the damaged layer remaining on the back surface of the SiC substrate after the back surface grinding is removed by sacrificial oxidation, a thermal oxide film is formed on the back surface of the SiC substrate by dry oxidation. Alternatively, a thermal oxide film may be formed by wet oxidation. Further, the protective film for protecting the front surface of the SiC substrate is not limited to the deposited oxide film, and may be, for example, a resist film. In addition, the present invention has been described by taking an example in which silicon carbide is used as a semiconductor material. However, the present invention is not limited thereto, and other materials having a band gap larger than Si are used as a semiconductor material. The present invention is also applicable when used as a semiconductor material. Further, the present invention is similarly established even when the conductivity type is reversed.

以上のように、本発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置は、研削により半導体基板を薄化して低抵抗化を図った炭化珪素半導体装置に有用である。   As described above, the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and the silicon carbide semiconductor device according to the present invention are useful for a silicon carbide semiconductor device in which a semiconductor substrate is thinned to reduce resistance by grinding.

1 SiC基板
2 SiC基板のおもて面
3 SiC基板の裏面
3a SiC基板の製品厚さの位置
4 耐圧構造
5 層間絶縁膜
6 おもて面電極
7 裏面電極
11 イオン注入
12 堆積酸化膜
13 ガス雰囲気
21 熱酸化膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SiC substrate 2 SiC substrate front surface 3 SiC substrate back surface 3a Product thickness position of SiC substrate 4 Withstand voltage structure 5 Interlayer insulating film 6 Front surface electrode 7 Back electrode 11 Ion implantation 12 Deposited oxide film 13 Gas Atmosphere 21 Thermal oxide film

Claims (8)

炭化珪素からなる半導体基板の裏面を研削し、前記半導体基板の厚さを薄くする研削工程と、
前記研削工程による研削後に前記半導体基板の裏面に残るダメージ層を酸化し、前記半導体基板の前記研削工程による研削後の裏面に犠牲酸化膜を形成する酸化工程と、
前記犠牲酸化膜を除去する除去工程と、
を含み、
前記酸化工程の前に、前記ダメージ層の厚さを取得し、前記ダメージ層の厚さに基づいて、前記酸化工程における前記犠牲酸化膜の厚さを規定することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
Grinding the back surface of the semiconductor substrate made of silicon carbide, and reducing the thickness of the semiconductor substrate;
Oxidizing the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after grinding by the grinding step, and forming a sacrificial oxide film on the back surface of the semiconductor substrate after grinding by the grinding step;
A removal step of removing the sacrificial oxide film;
Only including,
Prior to the oxidation step, the thickness of the damaged layer is obtained, and the thickness of the sacrificial oxide film in the oxidation step is defined based on the thickness of the damaged layer. Manufacturing method.
炭化珪素からなる半導体基板の裏面を研削し、前記半導体基板の厚さを薄くする研削工程と、
前記研削工程による研削後に前記半導体基板の裏面に残るダメージ層をエッチングし、前記ダメージ層の厚さを薄くするエッチング工程と、
前記エッチング工程によるエッチング後に前記半導体基板の裏面に残る前記ダメージ層を酸化し、前記半導体基板の前記エッチング工程によるエッチング後の裏面に犠牲酸化膜を形成する酸化工程と、
前記犠牲酸化膜を除去する除去工程と、
を含み、
前記エッチング工程の前に、前記ダメージ層の厚さを取得し、前記ダメージ層の厚さに基づいて、前記エッチング工程における前記半導体基板の裏面の除去量を規定することを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
Grinding the back surface of the semiconductor substrate made of silicon carbide, and reducing the thickness of the semiconductor substrate;
Etching the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after grinding by the grinding step, and reducing the thickness of the damaged layer;
Oxidizing the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after etching by the etching step, and forming a sacrificial oxide film on the back surface of the semiconductor substrate after etching by the etching step;
A removal step of removing the sacrificial oxide film;
Only including,
Before the etching step, the thickness of the damaged layer is obtained, and the removal amount of the back surface of the semiconductor substrate in the etching step is defined based on the thickness of the damaged layer Device manufacturing method.
前記研削工程では、前記研削工程の後に前記半導体基板の裏面に残る前記ダメージ層の厚さを、前記酸化工程における前記犠牲酸化膜の厚さ以下に調整することを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。The thickness of the damaged layer remaining on the back surface of the semiconductor substrate after the grinding step is adjusted to be equal to or less than the thickness of the sacrificial oxide film in the oxidation step in the grinding step. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device. 前記研削工程では、前記研削工程の後に前記半導体基板の裏面に残る前記ダメージ層の厚さを、前記エッチング工程における前記半導体基板の裏面の除去量以下に調整することを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。The said grinding process adjusts the thickness of the said damage layer which remains on the back surface of the said semiconductor substrate after the said grinding process below to the removal amount of the back surface of the said semiconductor substrate in the said etching process. The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device of description. 前記研削工程は、粒径の異なる砥石を用いた前記研削を2回以上繰り返し行い、前記研削を繰り返すごとに前記砥石の粒径を小さくすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。5. The grinding process according to claim 1, wherein the grinding using a grindstone having a different particle diameter is repeated twice or more, and the grindstone diameter is reduced each time the grinding is repeated. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1. 前記研削工程前に、Before the grinding process,
前記半導体基板のおもて面側に、活性領域を囲む耐圧構造を形成する第1形成工程と、A first forming step of forming a breakdown voltage structure surrounding an active region on the front surface side of the semiconductor substrate;
前記第1形成工程後に、前記半導体基板のおもて面に保護膜を形成する第2形成工程と、A second forming step of forming a protective film on the front surface of the semiconductor substrate after the first forming step;
をさらに含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記研削工程では、前記半導体基板の厚さを200μm以下まで薄くすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein in the grinding step, the thickness of the semiconductor substrate is reduced to 200 μm or less. 前記ダメージ層は、結晶性が損なわれた層であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the damaged layer is a layer in which crystallinity is impaired.
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