TWI629715B - 碳化矽半導體裝置的製造方法、半導體基體的製造方法、碳化矽半導體裝置以及碳化矽半導體裝置的製造裝置 - Google Patents

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Abstract

碳化矽半導體裝置(100)的製造方法，包括：在碳化矽晶片(10)的表面側形成表面電極(30)的步驟；從背面側將碳化矽晶片(10)變薄，從而將碳化矽晶片(10)薄板化的步驟；在薄板化後的碳化矽晶片(10)的背面設置金屬層(21)的步驟；在施加外力使碳化矽晶片(10)以及金屬層(21)平坦化的狀態下，對金屬層(21)進行雷射照射從而在金屬層(21)的背面側形成與碳化矽晶片(10)中的碳反應後的碳化物層(20)的步驟；以及在碳化物層(20)的背面側形成背面電極(40)的步驟。

Description

碳化矽半導體裝置的製造方法、半導體基體的製造方法、碳 化矽半導體裝置以及碳化矽半導體裝置的製造裝置
本發明涉及一種碳化矽半導體裝置的製造方法、半導體基體的製造方法、碳化矽半導體裝置以及碳化矽半導體裝置的製造裝置。
以往，為了使碳化矽半導體元件變得更薄，一直在嘗試將碳化矽晶片(Wafer)做得更薄。在將碳化矽晶片做得更薄時，例如可以使用研磨的手法。另一方面，將碳化矽晶片變薄有時會發生翹曲。作為解決此類翹曲問題的手法，例如WO2012/049792號公報(第[0038]段)中提出了如下的方案：(1)在進行薄板化後在背面將Ni(鎳)膜成膜，並且藉由對該Ni膜進行雷射退火(Laser annealing)從而形成矽化物(Silicide)層。(2)藉由像這樣將基板(晶片)變薄雖然會發生很大的翹曲，但藉由將薄板化後在研磨面形成的加工變質層的至少一部分去除(表面處理)來調節基板(晶片)的翹曲量。
本發明提供一種不同於以往的WO2012/049792號公報，在不去 除加工變質層的情況下以簡便的手法消除或是減小翹曲的碳化矽半導體裝置的製造方法、半導體基體的製造方法以及碳化矽半導體裝置以及碳化矽半導體裝置的製造裝置。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法，包括：在碳化矽晶片的表面側形成表面電極的步驟；從背面側使碳化矽晶片變薄，從而將碳化矽晶片薄板化的步驟；在薄板化後的碳化矽晶片的背面設置金屬層的步驟；在施加外力使碳化矽晶片以及金屬層平坦化的狀態下，對金屬層進行雷射照射從而在金屬層的背面側形成與碳化矽晶片中的碳反應後的碳化物(Carbide)層的步驟；以及在碳化物層的背面側形成背面電極的步驟。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法，可以在進行雷射(Laser)照射時使照射的位置的一部分與已被雷射照射過的位置重複，藉由被雷射照射的位置的重複，形成碳化物密度高的高密度部，並且，藉由被雷射照射的位置的不重複，形成碳化物密度低的低密度部。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法， 可以在進行雷射照射時使照射的位置的一部分與已被雷射照射過的位置重複，藉由被雷射照射的位置的重複，形成碳化物密度低的低密度部，並且，藉由被雷射照射的位置的不重複，形成碳化物密度高的高密度部。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法，所述雷射沿第一方向照射，當沿第一方向的某雷射照射結束後，可以從間隔開的另外的位置上開始沿第一方向進行另外的雷射照射。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法，所述外力可以是來自於真空吸附部的吸附力或是來自於藉由雷射穿透的元件所形成的按壓部的按壓力。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法，所述金屬層的材料可以是鈦(Titanium)、鉬(Molybdenum)、或是鈦及鉬。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造方法，所述雷射可以是綠雷射(Green laser)。
根據本發明的半導體基體的製造方法，包括：從背面側使碳化矽晶片變薄，從而將碳化矽晶片薄板化的步驟； 在薄板化後的碳化矽晶片的背面設置金屬層的步驟；以及在施加外力使碳化矽晶片以及金屬層平坦化的狀態下，對金屬層進行雷射照射從而在金屬層的背面側形成與碳化矽晶片中的碳反應後的碳化物層的步驟。
根據本發明的碳化矽半導體裝置，包括：碳化矽晶片；表面電極，設置在碳化矽晶片的表面側；碳化物層，設置在碳化矽晶片的被薄板化後的背面；以及背面電極，設置在碳化物層的背面側；其中，碳化物層具有碳化物密度高的高密度部，和碳化物密度低的低密度部，在碳化物層的面內方向上沿不同的兩個方向設置高密度部。
根據本發明的碳化矽半導體裝置的製造裝置，包括：第一電極形成部，在碳化矽晶片的表面側形成表面電極；薄板加工部，從背面側使碳化矽晶片變薄，從而將碳化矽晶片薄板化；金屬層形成部，在薄板化後的碳化矽晶片的背面設置金屬層；外力施加部，施加外力使碳化矽晶片以及金屬層平坦化；雷射照射部，在施加來自外力施加部的外力的狀態下，對金 屬層進行雷射照射從而在金屬層的背面側形成與碳化矽晶片中的碳反應後的碳化物層；以及第二電極形成部，在碳化物層的背面側形成背面電極。
根據本發明，藉由施加外力使碳化矽晶片以及金屬層平坦化，同時，對金屬層進行雷射照射從而形成碳化物層而非矽化物層，就能夠消除或減小薄板化後的碳化矽晶片的翹曲。因此，不同於以往的WO2012/049792號公報中所提供的手法，能夠在不去除加工變質層的情況下以簡便的手法消除或是減小薄板化後的碳化矽晶片的翹曲。
10‧‧‧碳化矽晶片
11‧‧‧碳化矽基板
12‧‧‧碳化矽層
20‧‧‧碳化物層
21‧‧‧金屬層
30‧‧‧表面電極
40‧‧‧背面電極
50‧‧‧碳化矽基體
51‧‧‧附有表面電極的碳化矽基體
100‧‧‧碳化矽半導體裝置
110、111、115‧‧‧高密度部
120、121、125‧‧‧低密度部
200‧‧‧碳化矽半導體裝置的製造裝置
210‧‧‧第一電極形成部
220‧‧‧第二電極形成部
230‧‧‧薄板加工部
250‧‧‧金屬層形成部
260‧‧‧雷射照射部
270‧‧‧真空吸附部
275‧‧‧載置台
281‧‧‧乾燥部
282‧‧‧清洗部
271、275‧‧‧載置台
272‧‧‧吸引部
273‧‧‧吸引孔
290‧‧‧按壓部
291‧‧‧按壓體
292‧‧‧驅動部
G‧‧‧移動間隔
第1圖是根據本發明的第一實施方式的碳化矽半導體裝置的製造方法的步驟圖。
第2圖是根據本發明的第一實施方式的包含碳化物層形成步驟的步驟圖。
第3圖是根據本發明的第一實施方式的展示碳化矽半導體裝置的層構成的截面圖。
第4圖之(a)部分-第4圖之(e)部分是根據本發明的第一實施方式的展示關於碳化矽半導體裝置的製造步驟的一部分的層構成的截面圖。
第5圖是根據本發明的第一實施方式的展示用於製造碳化矽半導體裝置的製造裝置的一部分的概略的側面圖。
第6圖是根據本發明的第一實施方式的展示雷射照射步驟中雷射照射形態的平面圖。
第7圖是根據本發明的第一實施方式的展示雷射照射步驟中雷射一部分重複的形態的平面圖。
第8圖之(a)部分是展示藉由本發明的第一實施方式形成的碳化物層中，雷射重複的部分為高密度部，未重複的部分為低密度部的形態的平面圖，第8圖之(b)部分是展示藉由本發明的第一實施方式形成的碳化物層中，雷射重複的部分為低密度部，未重複的部分為高密度部的形態的平面圖。
第9圖是展示藉由本發明的第一實施方式形成的碳化物層中，高密度部被形成為格子狀的形態的平面圖。
第10圖是根據本發明的第一實施方式的展示用於製造碳化矽半導體裝置的製造裝置的一部分的方塊圖。
第11圖是根據本發明的第二實施方式的展示用於製造碳化矽半導體裝置的製造裝置的一部分的概略的側面圖。
第一實施方式
構成
本實施方式中的碳化矽半導體裝置的製造方法如第1圖所示，包含有在碳化矽晶片10的表面側形成由金屬等組成的表面電極30的步驟(表面電極形成步驟S15，參照第4圖之(b)部分)，以及從背面側使碳化矽晶片10變薄，從而將碳化矽晶片10薄板化的步驟(薄板化步驟S16)。 第4圖之(a)部分中準備的碳化矽晶片10例如具有碳化矽基板11，以及例如由於異質外延生長從而形成在碳化矽基板11上的碳化矽層12。
如第1圖所示，碳化矽半導體裝置100的製造方法包含有形成碳化物層20的步驟(碳化物層形成步驟S20)。該碳化物層形成步驟S20如第2圖所示，包含有在薄板化後的碳化矽晶片10的背面設置金屬層21的步驟(參照金屬層形成步驟S25，第4圖之(c)部分)，以及在施加外力使碳化矽晶片10以及金屬層21平坦化的狀態下，對金屬層21進行雷射照射從而在金屬層21的背面側形成與碳化矽晶片中的碳反應後的碳化物層20的步驟(參照雷射照射步驟S26、第4圖之(d)部分)。
本實施方式中，雖然使用的是金屬層21全部變為碳化物層20的形態來進行說明，但是不限於此，例如也可以是僅金屬層21的背面側的部分(第4圖之(c)部分中的金屬層21中下側的部分)變為碳化物層20，並且金屬層21的表面側的部分(第4圖之(c)部分中的金屬層21中上側的部分)仍然為金屬層21不變。不過，藉由金屬層21全部變為碳化物層20能夠更加切實地抑制薄板化後的碳化矽晶片10(或是後述的附有表面電極的碳化矽基體51)的翹曲。另外，從獲得更加切實地抑制翹曲的效果的觀點看，相比在面內方向上部分變為碳化物層20，將金屬層21的面整體變為碳化物層20更好。
如第1圖所示，碳化矽半導體裝置100的製造方法含有在碳化物層20的背面側形成由金屬等構成的背面電極40的步驟(參照背面電極形成步驟S31、第4圖之(e)部分)。本實施方式中，作為一例雖然使用的是依次按照表面電極形成步驟S15、薄板化步驟S16、金屬層形成步驟S25、雷射照射步驟S26、以及背面電極形成步驟S31的順序來形成的形態來進行說明，但是不限於此，對這些步驟的順序可以進行適宜地變更。 不過，藉由表面電極形成步驟S15先於薄板化步驟S16進行，能夠抑制薄板化步驟S16中發生的碳化矽晶片10的翹曲，因此從此觀點來看，表面電極形成步驟S15先於薄板化步驟S16進行更好。
如第2圖所示，碳化物層形成步驟S20包含有對經過薄板化步驟S16的碳化矽晶片10的至少背面進行清洗的步驟(第一清洗步驟S21)，以及對經過第一清洗步驟S21的碳化矽晶片10進行乾燥的步驟(第一乾燥步驟S22)。另外，碳化物層形成步驟S20還包含有對經過雷射照射步驟S26並且形成有碳化物層20的碳化矽基體50進行清洗的步驟(第二清洗步驟S28)，以及對經過第二清洗步驟S28的碳化矽晶片10進行乾燥的步驟(第二乾燥步驟S29)。第一乾燥步驟S22以及第二乾燥步驟S29可以採用將碳化矽晶片10或是碳化矽基體50進行回轉後乾燥的形態(甩乾(Spin dry))。再有，本實施方式中的“碳化矽基體50”是指在碳化矽晶片10的背面側形成有碳化物層20(參照第3圖)。在本實施方式中，將包含有碳化矽晶片10、碳化物層20、以及表面電極30者作為附有表面電極的碳化矽基體51標示(參照第4圖之(d)部分)。
一般來說，藉由薄板化步驟S16使碳化矽晶片10變薄，碳化矽晶片10處就會發生翹曲。作為一例，此時會發生100μm以上的翹曲。另外，碳化物層形成步驟S20中的雷射照射步驟S26例如可以在真空條件下，並且在1000℃的溫度下進行。
另外，本實施方式中的碳化矽半導體裝置100的製造方法，如第1圖所示，包含有形成對準標記(Alignment mark)的步驟(對準標記形成步驟S11)、形成保護環(Guard ring)的步驟(保護環形成步驟S12)、活化摻雜物的步驟(摻雜物活化步驟S13)、以及形成鈍化(Passivation)膜的步驟(鈍化膜形成步驟S14)。作為一例，這些步驟先於表面電極形 成步驟S15進行。另外，本實施方式中的碳化矽半導體裝置100的製造方法，在背面電極形成步驟S31之後，還包含有利用探針台(Prober)對電特性進行測定的步驟(探針台測定步驟S32)、對碳化矽基體50進行劃片(Dicing)的步驟(劃片步驟)、以及在碳化矽基體50進行安裝的步驟(安裝步驟)。第1圖中，將劃片步驟以及安裝步驟一併標記為“S33”。
在設置金屬層21時，可以採用多種方法，例如可以藉由蒸鍍法或濺射法(Spatter)來設置金屬層。再有，設置的金屬層21的厚度作為一例，為50~500nm程度。
在碳化物層形成步驟S20中，如第7圖所示，在進行雷射照射時可以將照射位置的一部分與已進行雷射照射的位置重複。並且，如第8圖之(a)部分所示，可以藉由雷射照射位置的重複，形成碳化物密度高的高密度部110；藉由雷射照射位置的不重複，形成碳化物密度低的低密度部120。相反的，如第8圖之(b)部分所示，也可以藉由雷射照射位置的重複，形成碳化物密度低的低密度部121；藉由雷射照射位置的不重複，形成碳化物密度高的高密度部111。藉由雷射照射位置的重複來形成高密度部還是形成低密度部，是由構成層的材料、照射雷射的強度、以及形成碳化物層20時的氣氛(氣體氣氛、壓力、溫度等)等的因素決定的。
如第6圖所示，在碳化物形成步驟S20中，雷射可以沿第一方向照射。第6圖中的“上下方向”為第一方向。並且，可以在沿第一方向的某雷射照射結束後，從隔開移動間隔G的另外的位置上開始沿第一方向進行另外的雷射照射。“沿第一方向的某雷射照射結束”是指從晶片的某一端開始沿第一方向進行雷射照射的情況下，使雷射照射至其另一端。上述“移動間隔G”可以適宜地來決定，例如可以是晶片直徑的1/4~1/100的間隔。
改開移動間隔G進行的雷射照射在與第一方向垂直相交的第二方向上從一端到達另一端結束後(第6圖中的“第一週期”結束後)，將進行下一個週期(第6圖中的“第二週期”)的雷射照射。此時，可以在前一個週期(第一週期)中已被雷射照射的部分之間(例如中間位置)進行雷射照射(參照第6圖)，也可以與前一個週期(第一週期)中已被雷射照射的部分相重複地進行雷射照射(參照第7圖)。
碳化物層形成步驟S20中被施加的外力，可以是如第5圖所示般的來自於真空吸附部270的吸附力。來自真空吸附部270的吸附力例如能夠設為30cmHg以上，作為一例，能夠設為30cmHg以上60cmHg以下。
如第5圖所示，真空吸附部270在支撐附有表面電極的碳化矽基體51的同時，還具有：表面設有多個吸引孔273的載置台271、以及由用於經由吸引孔273對載置在載置台271上的碳化矽晶片10提供吸引力的吸引泵(Pump)等組成的吸引部272。雖然第5圖中未進行標示，為了將來自於吸引部272的吸引力傳遞至吸引孔273，載置台271還具有中空形狀的中空部。多個吸引孔273可以沿第一方向呈直線狀連續設置，也可以沿與第一方向垂直相交的第二方向呈直線狀連續設置。另外，多個吸引孔273也可以非直線狀地設置，而是在載置台271的表面以同心圓形狀並且按均等的間隔設置。在沿第一方向呈直線狀連續設置的情況下，可以按對應上述“移動間隔G”的間隔，例如按“移動間隔G”0.5倍~2倍的間隔並排地、連續地設置多個吸引孔273。
藉由金屬層形成步驟S25形成的金屬層21可以是含有鈦、鉬的層。該金屬層21也可以是僅由：鈦、鉬、或是鈦以及鉬組成。“僅由鈦”也代表除鈦以外以摻雜物水平(Level)還含有的別的成分。同樣的， “僅由鉬”也代表除鉬以外以摻雜物水平(Level)還含有的別的成分。作為金屬層21，僅使用鈦的情況下，碳化物層20由碳化鈦形成；作為金屬層21，僅使用鉬的情況下，碳化物層20由碳化鉬形成。
作為碳化物層形成步驟S20中使用的雷射，可以使用綠雷射。雷射的功率可以設為10kHZ並且0.5W以上，例如，0.5W以上1.0W以下。雷射總能量例如可以設為0.7J/cm2以上，例如0.7J/cm2以上1.4J/cm2以下。雷射掃描(Scan)速度例如可以設為200mm/sec以上300mm/sec以下。
根據本實施方式的碳化矽半導體裝置100的製造方法所製造的碳化矽半導體裝置100，如第3圖所示，可以包括：碳化矽晶片10；表面電極30，設置在碳化矽晶片10的表面側；碳化物層20，設置在碳化矽晶片10的被薄板化後的背面；以及背面電極40，設置在碳化物層20的背面側，其中，如第9圖所示，碳化物層20可以具有碳化物密度高的高密度部115、和碳化物密度低的低密度部125。進一步地，可以在碳化物層20的面內方向上沿不同的兩個方向設置高密度部115。不同的兩個方向，可以列舉為如第9圖所示般在碳化矽晶片10的面內垂直相交的兩個方向。藉由形成該格子狀的高密度部115，就能夠更加切實地抑制薄板化後的碳化矽晶片10(或是附有表面電極的碳化矽基體51)的翹曲。
根據本實施方式的碳化矽半導體裝置100的製造方法中使用的製造裝置200，作為一例，如第10圖的方塊圖所示，可以使用具有：第一電極形成部210，在碳化矽晶片10的表面側形成表面電極30；薄板加工部230，從背面側使碳化矽晶片10變薄，從而將碳化矽晶片10薄板化；金屬層形成部250，在薄板化後的碳化矽晶片10的背面設置金屬層21；外力施加部(本實施方式中為真空吸附部270)，施加外力使碳化矽晶片 10以及金屬層21平坦化；雷射照射部260，在施加來自外力施加部的外力的狀態下，對金屬層21進行雷射照射從而在金屬層21的背面側形成與碳化矽晶片中的碳反應後的碳化物層20；以及第二電極形成部220，在碳化物層20的背面側形成背面電極40。本實施方式中，對附有表面電極的碳化矽基體51施加來自外力施加部的外力，就相當於對碳化矽晶片10施加外力。
如第10圖的方塊圖所示，製造裝置200可以具有：乾燥部281，進行第2圖所示的第一乾燥步驟S22以及第二乾燥步驟S29；以及清洗部282，進行第2圖所示的第一清洗步驟S21以及第二清洗步驟S28。
作為第一電極形成部210以及第二電極形成部220，可以使用已被普遍認知的形成電極的裝置。第一電極形成部210以及第二電極形成部220可以是不同的裝置，也可以是相同的裝置。
作為薄板加工部230，例如可以使用對碳化矽晶片10進行研磨從而將其變薄的研磨裝置，也可以使用利用化學反應將碳化矽晶片10變薄的反應裝置。
作為金屬層形成部250，例如可以使用將金屬層21蒸鍍的蒸鍍裝置，也可以使用藉由濺射法來設置金屬層21的濺射裝置。
作為外力施加部，可以使用前述的真空吸附部270、以及第二實施方式中使用的按壓部290等。作為乾燥部281，例如可以使用甩幹裝置等。作為清洗部282，可以使用以往已知的晶片清洗裝置。
作用‧效果
接下來，將對根據由上述構成組成的本實施方式的作用‧效果進行說明。
根據本實施方式，藉由施加外力使碳化矽晶片10以及金屬層21平坦化，同時，對金屬層21進行雷射照射從而形成碳化物層20而非矽化物層，就能夠消除或減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。因此，不同於以往的WO2012/049792號公報中所提供的手法，能夠在不去除加工變質層的情況下以簡便的手法消除或是減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。
另外，本實施方式中，採用雷射照射時將照射位置的一部分與已進行雷射照射的位置重複的方式的情況下。可以如第8圖之(a)部分所示，在藉由雷射照射位置的重複形成高密度部的同時，藉由雷射照射位置的不重複形成低密度部；也可以如第8圖之(b)部分所示，在藉由雷射照射位置的重複形成低密度部的同時，藉由雷射照射位置的不重複形成高密度部。其結果為，低密度部與高密度部能夠在碳化矽晶片10的面內形成固定的樣式(參照第9圖)。藉由採用這樣的形態，就能夠更加切實地消除或減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。
本實施方式中，如第6圖所示，採用當沿第一方向進行的某雷射照射結束後，從隔開移動間隔G的另外的位置開始沿第一方向進行的另外的雷射照射的形態的情況下，能夠減小因雷射強度的波動多帶來的影響，從而能夠使碳化物層20更加地均勻。雷射有時無法以固定的強度照射。即便是在這樣的情況下，在採用該形態的情況下，就能夠減小因雷射強度的波動多帶來的影響。其結果為，能夠使形成於碳化矽晶片10上的碳化物層20的性質(厚度、密度等)更加地均勻，進而，能夠更加切實地消除或減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。
如第5圖所示，在採用真空吸附部270來作為外力施加部的情況下，就能夠施加均勻的外力。另外，由於受雷射照射的位置上沒有別 的元件，所以不受來自於該“別的元件”的影響。因此，就能夠在施加均勻的外力的同時，以雷射強度等的穩定狀態下來形成碳化物層20。所以，就能夠更加切實地消除或減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。
藉由使用鈦、鉬作為金屬層21，就能夠在碳化矽晶片10上切實地形成碳化物層20。作為金屬層21的材料，在僅使用鈦、僅適用鉬、或是僅適用鈦以及鉬的情況下，就能夠切實地形成高純度的碳化物層20。其結果為，能夠更加切實地消除或減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。
在使用綠雷射來作為雷射的情況下，就能夠採用廉價的裝置來作為雷射照射部260(參照第5圖)。因此，就能夠在不花費高額的導入成本和高額的維持成本的情況下，製造產品。
第二實施方式
接下來，將就本發明的第二實施方式進行說明。
在第一實施方式中，碳化物層形成步驟S20中被施加的外力是來自於真空吸附部270的吸附力。與其相對的，在第二實施方式中的形態為，如第11圖所示的在碳化物層形成步驟S20中被施加的外力，是來自於藉由雷射穿透的元件所形成的按壓部290的按壓力。在本實施方式中，雖然將就使用按壓部290來代替真空吸附部270的形態進行說明，但是不限於此，按壓部290也可以與真空吸附部270一同使用。
本實施方式中的按壓部290只要是由可讓雷射穿透的材料形成的就可以了。按壓部290可以是將碳化矽晶片10幾乎整體按壓的形態，也可以是只將碳化矽晶片10的一部分，例如只將端部四點和中心部按壓的形態。按壓部290可以具有：施加按壓力的驅動部292；以及與驅動部292相連接的，並且將來自於驅動部的按壓力傳達至碳化矽晶片10 的按壓體291。如第11圖所示，驅動部292可以與載置台275相連接或是被設置在載置台275內。而且，可以藉由驅動部292朝向載置台275並吸引按壓體291來對碳化矽晶片10施加按壓力。作為驅動部292，例如可以使用液壓式的驅動部。
在第二實施方式中的其他的構成與第一實施方式為略同一形態。
本實施方式也能夠發揮與第一實施方式同樣的效果。另外，由於採用按壓部290來作為外力施加部，因此能夠物理性地將碳化矽晶片10平坦化。所以，能夠在半強制地將碳化矽晶片10變為平坦的形狀的同時，形成碳化物層20。其結果為，能夠更加切實地消除或減小薄板化後的碳化矽晶片10的翹曲。
最後，上述的各個實施方式中的記載、變形例中的記載以及圖式中的公開，僅為用於說明申請專利範圍中所記載的發明的一例。申請專利範圍中所記載的發明不受上述實施方式中的記載或是圖式中的公開的限定。

Claims (8)

  1. 一種碳化矽半導體裝置的製造方法，其包括：在一碳化矽晶片的表面側形成表面電極的步驟；從背面側使該碳化矽晶片變薄，從而將該碳化矽晶片薄板化的步驟；在薄板化後的該碳化矽晶片的背面設置一金屬層的步驟；施加一外力使該碳化矽晶片以及該金屬層在平坦化的狀態下，對該金屬層進行一雷射照射從而在該金屬層的背面側形成與該碳化矽晶片中的碳反應後的一碳化物層的步驟；以及在該碳化物層的背面側形成一背面電極的步驟；其中，該碳化物層具有碳化物密度高的一高密度部、以及碳化物密度低的一低密度部，在該碳化物層的面內方向上沿不同的兩個方向設置該高密度部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之碳化矽半導體裝置的製造方法，其中，在進行該雷射照射時使照射的位置的一部分與已被該雷射照射過的位置重複。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之碳化矽半導體裝置的製造方法，其中，該雷射照射為沿一第一方向照射，當沿該第一方向的該雷射照射結束後，從間隔開的另外的位置上開始沿該第一方向進行另一雷射照射。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之碳化矽半導體裝置的製造方法，其中，該外力是來自於一真空吸附部的吸附力，或是來自於藉由該雷射穿透的元件所形成的一按壓部的按壓力。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之碳化矽半導體裝置的製造方法，其中，該金屬層的材料為鈦、鉬、或是鈦及鉬。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之碳化矽半導體裝置的製造方法，其中，該雷射為綠雷射。
  7. 一種半導體基體的製造方法，其包括：從背面側將一碳化矽晶片變薄，從而將該碳化矽晶片薄板化的步驟；在薄板化後的該碳化矽晶片的背面設置一金屬層的步驟；以及施加一外力使該碳化矽晶片以及該金屬層在平坦化的狀態下，對該金屬層進行一雷射照射從而在該金屬層的背面側形成與該碳化矽晶片中的碳反應後的一碳化物層的步驟；其中，該碳化物層具有碳化物密度高的一高密度部、以及碳化物密度低的一低密度部，在該碳化物層的面內方向上沿不同的兩個方向設置該高密度部。
  8. 一種碳化矽半導體裝置，其包括：一碳化矽晶片；一表面電極，設置在該碳化矽晶片的表面側；一碳化物層，設置在該碳化矽晶片的被薄板化後的背面；以及一背面電極，設置在該碳化物層的背面側；其中，該碳化物層具有碳化物密度高的一高密度部，和碳化物密度低的一低密度部，在該碳化物層的面內方向上沿不同的兩個方向設置該高密度部；其中，面內方向為與該表面電極朝向該背面電極的方向垂直相交的方向。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109791880A (zh) * 2016-10-13 2019-05-21 三菱电机株式会社 半导体装置的制造方法
CN107649785A (zh) * 2017-09-22 2018-02-02 北京世纪金光半导体有限公司 一种晶圆减薄方法及装置
DE112019001691T5 (de) * 2018-03-30 2020-12-17 Rohm Co., Ltd. Halbleiterbauteil
JP7487739B2 (ja) 2019-07-17 2024-05-21 住友電気工業株式会社 半導体チップ及び半導体チップの製造方法
CN113097069A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 中国科学院微电子研究所 半导体器件的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010205824A (ja) * 2009-03-02 2010-09-16 Denso Corp 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2013030677A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置、基板保持装置、および、基板保持方法
JP2013105881A (ja) * 2011-11-14 2013-05-30 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP2015115583A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法およびレーザアニール装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7732301B1 (en) * 2007-04-20 2010-06-08 Pinnington Thomas Henry Bonded intermediate substrate and method of making same
JP5448652B2 (ja) * 2009-09-01 2014-03-19 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
WO2012049792A1 (ja) 2010-10-15 2012-04-19 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体素子の製造方法
CN103229275B (zh) * 2011-04-11 2015-10-07 新电元工业株式会社 碳化硅半导体装置及其制造方法
WO2013051555A1 (ja) * 2011-10-07 2013-04-11 旭硝子株式会社 炭化ケイ素単結晶基板および研磨液
WO2014065018A1 (ja) * 2012-10-23 2014-05-01 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP6197461B2 (ja) * 2013-08-06 2017-09-20 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体基板およびその製造方法、ならびに炭化珪素半導体装置の製造方法
WO2015163863A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 United Silicon Carbide, Inc. Formation of ohmic contacts on wide band gap semiconductors
JP6415946B2 (ja) * 2014-11-26 2018-10-31 株式会社東芝 半導体装置の製造方法及び半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010205824A (ja) * 2009-03-02 2010-09-16 Denso Corp 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2013030677A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置、基板保持装置、および、基板保持方法
JP2013105881A (ja) * 2011-11-14 2013-05-30 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP2015115583A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法およびレーザアニール装置

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