制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅半導(dǎo)體器件。更具體地，本發(fā)明涉及制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，碳化硅半導(dǎo)體器件在朝著作為功率半導(dǎo)體器件的實(shí)際應(yīng)用的方向上已經(jīng)取得了進(jìn)展。這是因?yàn)榕c由硅材料制成的目前主流的半導(dǎo)體器件相比，對(duì)于半導(dǎo)體器件用碳化硅材料預(yù)計(jì)會(huì)增加擊穿電壓且降低導(dǎo)通電阻。特別地，預(yù)計(jì)碳化硅半導(dǎo)體器件可以進(jìn)行利用寬帶隙半導(dǎo)體的高溫操作。在制造這種碳化硅半導(dǎo)體器件的工藝中，例如通過離子注入方法利用雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行摻雜(例如參考日本專利特開2001-68428號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I))。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本專利特開N0.2001-68428

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]通過退火然后將通過離子注入工藝等形成的摻雜區(qū)域激活。在這種情況下，退火溫度達(dá)到大于或等于1500°C的高溫，導(dǎo)致在襯底表面上的升華等，這可能導(dǎo)致表面粗糙。當(dāng)這種表面粗糙出現(xiàn)時(shí)，半導(dǎo)體器件的特性顯著劣化。
[0008]為了解決這一問題，專利文獻(xiàn)I公開了在碳化硅襯底的表面上形成保護(hù)膜，隨后進(jìn)行退火的方法。利用這種方法，可以通過保護(hù)膜抑制升華，從而防止襯底的表面粗糙。
[0009]然而，本發(fā)明人進(jìn)行的研究揭示了利用如上所述的形成保護(hù)膜的方法制造的碳化硅半導(dǎo)體器件的閾值電壓是不穩(wěn)定的且在長期使用過程中可能會(huì)變化。
[0010]鑒于如上所述的問題，目標(biāo)是要提供具有穩(wěn)定的閾值電壓的碳化硅半導(dǎo)體器件。
[0011]技術(shù)方案
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟:制備碳化硅襯底，其具有第一主表面和位于所述第一主表面相反側(cè)的第二主表面;通過利用雜質(zhì)摻雜第一主表面在碳化娃襯底中形成摻雜區(qū)域;在第一主表面處的摻雜區(qū)域上形成第一保護(hù)膜；以及在已經(jīng)形成的第一保護(hù)膜的情況下通過退火激活在摻雜區(qū)域中包含的雜質(zhì)，形成第一保護(hù)膜的步驟包括在第一主表面上布置如下材料的步驟，所述材料將會(huì)形成第一保護(hù)膜且其中金屬元素的濃度小于或等于5yg/kg。
[0013]有益效果
[0014]根據(jù)以上所述，可以提供具有穩(wěn)定的閾值電壓的碳化硅半導(dǎo)體器件。
【附圖說明】
[0015]圖1為說明實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的一部分的截面示意圖。
[0016]圖2為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0017]圖3為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0018]圖4為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0019]圖5為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0020]圖6為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0021]圖7為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0022]圖8為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0023]圖9為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0024]圖10為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0025]圖11為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0026]圖12為說明實(shí)施例的制造所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的一部分的截面示意圖。
[0027]圖13為說明根據(jù)制造實(shí)施例的所述碳化硅半導(dǎo)體器件的所述方法的夾具的截面示意圖。
[0028]圖14為顯示根據(jù)第一實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的概要的流程圖。
[0029]圖15為顯示根據(jù)第二實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的概要的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)地說明。在本申請(qǐng)的附圖中，相同或相應(yīng)的部分由相同的標(biāo)記表示并且將不再重復(fù)相同的說明。
[0031][本發(fā)明的實(shí)施例的說明]
[0032 ]首先，將在下面的(I)?(8)中列出并說明本發(fā)明的實(shí)施例(下文中也稱作“本實(shí)施例”)的概要。
[0033]本發(fā)明人進(jìn)行了刻苦的研究以解決上述問題，并且基于以下發(fā)現(xiàn)完成了本實(shí)施例:在被形成為防止從襯底表面的升華的保護(hù)膜中可能包含的特定成分是有助于碳化硅半導(dǎo)體器件中的閾值電壓變化的因素。也就是說，根據(jù)本實(shí)施例的制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法包括如下所述的配置。
[0034](I)所述方法包括:步驟SI，制備碳化硅襯底100，所述碳化硅襯底100具有第一主表面Pl和位于第一主表面Pl的相反側(cè)的第二主表面P2;步驟S2，通過利用雜質(zhì)摻雜第一主表面Pl在碳化硅襯底100中形成摻雜區(qū)域;步驟S3，在第一主表面Pl處的摻雜區(qū)域上形成第一保護(hù)膜10;和步驟S5，在具有已經(jīng)形成的第一保護(hù)膜10的情況下通過退火激活在摻雜區(qū)域中包含的雜質(zhì)。
[0035]形成第一保護(hù)膜10的步驟S3包括在第一主表面Pl上布置如下材料的步驟，所述材料將會(huì)形成第一保護(hù)膜10且其中金屬元素的濃度小于或等于5yg/kg。
[0036]如在專利文獻(xiàn)I中所述的，例如在將會(huì)形成保護(hù)膜的材料中的金屬元素的濃度在制造碳化硅半導(dǎo)體器件的常規(guī)方法中并沒有被限定。因此，存在其中金屬元素包含在第一保護(hù)膜10中的情況。在退火期間這種金屬元素從第一保護(hù)膜10擴(kuò)散到碳化硅襯底100中。然而，由于在碳化硅襯底100中的雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)非常低，所以金屬元素殘留在碳化硅襯底100的表面附近而不擴(kuò)散到碳化硅襯底100中。然后，殘留在表面附近的金屬元素將會(huì)被捕獲到將會(huì)在隨后的步驟中形成的柵絕緣膜91中。柵絕緣膜91中包含金屬元素導(dǎo)致如下缺點(diǎn):這種金屬元素在柵絕緣膜91內(nèi)移動(dòng)從而導(dǎo)致閾值電壓變化。盡管仍未知，但據(jù)信這種缺點(diǎn)的存在已經(jīng)證明了它本身在追尋碳化硅半導(dǎo)體器件的高溫操作中增加金屬離子(移動(dòng)離子)的移動(dòng)性。
[0037]在本實(shí)施例中，將包含在將會(huì)形成第一保護(hù)膜10的材料中的金屬元素的濃度限定為小于或等于Syg/kg，使得可以防止在柵絕緣膜91中包含金屬元素。也就是說，可以抑制在碳化硅半導(dǎo)體器件中的閾值電壓變化。
[0038](2)優(yōu)選地，在第一保護(hù)膜10的表面中的每單位面積的金屬元素的密度為小于或等于IElO原子/cm2。在本實(shí)施例中，如上所述將包含在將會(huì)形成第一保護(hù)膜10的材料中的金屬元素的濃度限定為小于或等于5yg/kg。在通過焙燒所述材料形成第一保護(hù)膜10之后，在第一保護(hù)膜10的表面中的每單位面積的這種金屬元素的密度小于或等于IElO原子/cm2的情況下，可以更可靠地抑制閾值電壓變化。
[0039](3)優(yōu)選地，第一保護(hù)膜10為有機(jī)膜。可以將將會(huì)形成有機(jī)膜的材料容易地涂敷在第一主表面Pl上，由此減少所述步驟中強(qiáng)加的負(fù)擔(dān)。另外，有機(jī)膜可以在用于激活雜質(zhì)的退火(下文中稱為“激活退火”)的升溫過程中通過被碳化變成碳膜。然后這種碳膜可以具有耐受激活退火的耐熱性。
[0040](4)優(yōu)選地，金