(57)【要約】  炭化ケイ素半導体デバイスを形成するいくつかの方法が開示される。これらの方法は、第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、炭化ケイ素基板の第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップとを含む。キャリア基板は、炭化ケイ素基板に機械的支持を提供する。これらの方法はさらに、炭化ケイ素基板を、第１の厚さ未満の厚さまで薄くするステップ、炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の薄くされた炭化ケイ素基板の表面に金属層を形成するステップ、および炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の薄くされた炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するために、金属層を局所的にアニールするステップを含む。炭化ケイ素基板は、個片化された半導体デバイスを提供するために、個片化される。
2009509339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法であって、
第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップと、
前記炭化ケイ素基板を、前記第１の厚さ未満の第２の厚さまで薄くするステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面に金属層を形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するために、前記金属層を局所的にアニールするステップと、
個片化された半導体デバイスを提供するために、前記炭化ケイ素基板を個片化するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記炭化ケイ素基板を薄くするステップは、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板を研削し、かつ／またはラッピングするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炭化ケイ素基板を薄くするステップは、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、インフィード研削盤および／またはクリープフィード研削盤を使用して、前記炭化ケイ素基板を研削するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記炭化ケイ素基板を薄くするステップは、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電子デバイスを形成するステップは、前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面にパッシベーション層を形成するステップを含み、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面に前記キャリア基板を取り付けるステップは、前記パッシベーション層に前記キャリア基板を貼り付けるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属層を局所的にアニールするステップは、
前記金属層が、前記第１の表面とは反対側の前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板から剥がれる温度未満の温度まで、堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、堆積させた前記金属層をレーザアニールするステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣおよび／または６Ｈ  ＳｉＣを含み、
レーザアニールするステップは、堆積させた前記金属層にレーザ光を衝突させるステップを含み、
前記レーザ光は、約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルの波長を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＳｉＣ基板は６Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は単一のパルスとして与えられることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記単一のパルスは約３０ナノ秒の持続時間を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザ光は、約２．８ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は複数のパルスとして与えられることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記レーザ光は、それぞれが約３０ナノ秒の持続時間を有する約５個のパルスとして与えられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーザ光は、約４．２ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
レーザアニールするステップは、前記ＳｉＣ基板のバンドギャップを超える光子エネルギーを有するレーザ光を衝突させるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
レーザアニールするステップは、パルスレーザ光または連続波レーザ光を衝突させるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、前記金属層に電子ビームを誘導するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１８】
前記オーミックコンタクト上に金属オーバレイヤを形成するステップをさらに含み、
前記金属オーバレイヤは、Ｔｉを含む接着層、Ｎｉおよび／またはＴｉ／Ｗを含む障壁層、ならびにＡｇおよび／またはＡｕを含むボンディング層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板を薄くするステップは、前記基板を、厚さ約１２０ミクロン以下まで薄くするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板を薄くするステップは、前記基板を、厚さ約８０ミクロンないし約１００ミクロンまで薄くするステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法であって、
炭化ケイ素基板の表面にエピタキシャル層を形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の反対側の前記エピタキシャル層の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、
前記エピタキシャル層の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップと、
前記第１の表面とは反対側の前記エピタキシャル層の第２の表面を露出させるために、前記炭化ケイ素基板を除去するステップと、
前記エピタキシャル層の前記第２の表面に金属層を形成するステップと、
前記エピタキシャル層の前記第２の表面にオーミックコンタクトを形成するために、前記金属層を局所的にアニールするステップと、
前記キャリア基板から前記エピタキシャル層を分離するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記炭化ケイ素基板を除去するステップは、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板を研削し、かつ／またはラッピングするステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭化ケイ素基板を除去するステップは、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、インフィード研削盤および／またはクリープフィード研削盤を使用して、前記炭化ケイ素基板を研削するステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭化ケイ素基板を除去するステップは、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
電子デバイスを形成するステップは、前記エピタキシャル層の前記第１の表面にパッシベーション層を形成するステップを含み、
前記エピタキシャル層の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップは、前記パッシベーション層に前記キャリア基板を貼り付けるステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記金属層を局所的にアニールするステップは、
前記金属層が前記第１の表面とは反対側の前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層から剥がれる温度未満の温度まで、堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
炭化ケイ素パワー半導体デバイスを形成する方法であって、
約３００ミクロンを超える第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップと、
前記炭化ケイ素基板を、約１５０ミクロン未満の第２の厚さまで薄くするステップと、
薄くされた前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面に金属層を形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するために、前記金属層を局所的にアニールするステップと
を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属層を局所的にアニールするステップは、
前記金属層が前記第１の表面とは反対側の前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板から剥がれる温度未満の温度まで、堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、堆積させた前記金属層をレーザアニールするステップを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣおよび／または６Ｈ  ＳｉＣを含み、
レーザアニールするステップは、堆積させた前記金属層にレーザ光を衝突させるステップを含み、
前記レーザ光は、約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルの波長を有することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＳｉＣ基板は６Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は、約３０ナノ秒の持続時間を有する単一のパルスとして与えられ、
前記レーザ光は、約２．８ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は、それぞれが約３０ナノ秒の持続時間を有する約５個のパルスとして与えられ、
前記レーザ光は、約４．２ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、前記金属層に電子ビームを誘導するステップを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロニクスデバイスに関し、より具体的には、炭化ケイ素パワーデバイスの作製に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣベースのパワー半導体デバイスの炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の厚さが、所与の電流レベルでデバイスを動作させるために必要な順方向電圧に影響を及ぼすことがある。具体的には、ＳｉＣショットキーダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、ＰｉＮダイオード、ｎチャネルＩＧＢＴ、サイリスタおよび／または縦型ＪＦＥＴなどのＳｉＣデバイスの性能および／または動作が、厚いＳｉＣ基板の比較的に高い抵抗の影響を受けることがある。例えば、ｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板は、様々なデバイスの比オン抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｏｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）のうちの約１ミリオーム−ｃｍ２を占めることができる。これは、６００Ｖ  ＳｉＣショットキーダイオードのオン抵抗の約５０％、および／または３００Ｖ  ＳｉＣショットキーダイオードのオン抵抗の約９０％を構成する。ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ基板は、デバイスのオン抵抗を約５０〜１００ミリオーム−ｃｍ２増大させる場合がある。このため、ｐ型ＳｉＣ基板上にＧＴＯ、ｎチャネルＩＧＢＴ等の縦型デバイスを構築することは実際的でなかった。
【０００３】
現在のＳｉＣデバイス作製技術は一般に、比較的に厚い基板（３００〜４００ミクロン）を使用する。裏面オーミックコンタクトアニール（ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｎｅａｌ）を含む作製プロセスは、基板上に成長させたエピ層上で実行することができる。オーミックコンタクトの形成後に後続の処理ステップがあることがあるため、基板は一般に、エピ層に十分な機械的支持を与える十分な厚さを有する。しかしながら、機械的支持のために使用される厚い基板は、デバイスの電気抵抗および／または熱抵抗を増大させることがある。
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第０９／７８７１８９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１７９９１０号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１０／９８７１３５号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１１／０６４７９８号明細書
【特許文献５】米国特許出願第１０／９５１０４２号明細書
【特許文献６】米国特許出願第１１／０３７９６５号明細書
【特許文献７】米国特許出願第１０／９１６１１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オーミックコンタクトは、例えばコンタクトを形成しようとするＳｉＣウェハの表面にイオンを注入することによって、低温／室温でＳｉＣ基板上に形成することができる。従来のいくつかの方法では、ＳｉＣウェハの裏面にドーパントを注入することによって、オーミックコンタクトが形成される。しかしながら、ドーパントが注入されたＳｉＣ基板がオーミックコンタクトの形成前に薄くされる場合には、この薄くする処理の間にドープされた領域が除去され、これにより注入が余分なものになる可能性がある。したがって、注入が後のステップで実行される場合があるため、オーミックコンタクトを最終的に形成するために堆積された金属は、基板上に堆積されたときにオーム特性を持たないことがある。オーミックコンタクトを形成するためのイオン注入は、例えば特許文献１および２に論じられており、これらの文献の開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態による炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法は、第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、炭化ケイ素基板の第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップとを含む。キャリア基板は、炭化ケイ素基板に機械的支持を提供する。これらの方法はさらに、炭化ケイ素基板を第１の厚さ未満の厚さまで薄くするステップ、薄くされた炭化ケイ素基板の炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の表面に金属層を形成するステップ、および薄くされた炭化ケイ素基板の炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の表面にオーミックコンタクトを形成するために、金属層を局所的にアニールするステップを含む。炭化ケイ素基板は、個片化された（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）半導体デバイスを提供するために、個片化される。
【０００７】
炭化ケイ素基板を薄くするステップは、キャリア基板が炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、炭化ケイ素基板を研削し、かつ／またはラッピングすることを含むことができる。具体的には、炭化ケイ素基板を薄くするステップは、キャリア基板が炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、インフィード研削盤および／またはクリープフィード研削盤を使用して、炭化ケイ素基板を研削することを含むことができる。いくつかの実施形態では、炭化ケイ素基板を薄くするステップは、キャリア基板が炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、炭化ケイ素基板をエッチングすることを含むことができる。
【０００８】
電子デバイスを形成することは、炭化ケイ素基板の第１の表面にパッシベーション層を形成することを含むことができ、炭化ケイ素基板の第１の表面にキャリア基板を取り付けることは、パッシベーション層にキャリア基板を貼り付けることを含むことができる。
【０００９】
金属層を局所的にアニールすることは、金属層が第１の表面とは反対側の炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、キャリア基板が炭化ケイ素基板から剥がれる温度より低い温度まで、堆積させた金属層を局所的に加熱することを含むことができる。具体的には、堆積させた金属層を局所的に加熱することは、堆積させた金属層をレーザアニールすること、および／または堆積させた金属層を電子ビームアニールすることを含むことができる。レーザアニールすることは、ＳｉＣ基板のバンドギャップよりも大きな光子エネルギーを有するレーザ光を衝突させることを含むことができ、レーザアニールすることは、パルスレーザ光または連続波レーザ光を衝突させることを含むことができる。
【００１０】
ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣおよび／または６Ｈ  ＳｉＣを含むことができ、レーザアニールすることは、堆積させた金属層にレーザ光を衝突させることを含むことができる。レーザ光は、約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルの波長を有することができる。
【００１１】
ＳｉＣ基板は６Ｈ  ＳｉＣを含むことができ、レーザ光は、約３０ナノ秒の持続時間を有する単一のパルスとして与えることができる。レーザ光は、約２．８ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えることができる。
【００１２】
ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣを含むことができ、レーザ光は複数のパルスとして与えることができる。例えば、レーザ光は、それぞれが約３０ナノ秒の持続時間を有する約５個のパルスとして与えることができ、レーザ光は、約４．２ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えることができる。
【００１３】
これらの方法はさらに、オーミックコンタクト上に金属オーバレイヤを形成することを含むことができる。金属オーバレイヤは、Ｔｉを含む接着層、Ｎｉおよび／またはＴｉ／Ｗを含む障壁層、ならびにＡｇおよび／またはＡｕを含むボンディング層を含むことができる。
【００１４】
基板を薄くすることは、基板を、厚さ約１２０ミクロン以下まで薄くすることを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板を薄くすることは、基板を、厚さを約８０ミクロンから約１００ミクロンまで薄くすることを含むことができる。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態による炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法は、炭化ケイ素基板の表面にエピタキシャル層を形成するステップと、炭化ケイ素基板と反対側のエピタキシャル層の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、エピタキシャル層の第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップとを含む。キャリア基板は、エピタキシャル層に機械的支持を提供することができる。これらの方法はさらに、第１の表面とは反対側のエピタキシャル層の第２の表面を露出させるために、炭化ケイ素基板を除去するステップ、エピタキシャル層の第２の表面に金属層を形成するステップ、エピタキシャル層の第２の表面にオーミックコンタクトを形成するために、金属層を局所的にアニールするステップ、およびキャリア基板からエピタキシャル層を分離するステップを含む。
【００１６】
炭化ケイ素基板を除去することは、キャリア基板がエピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、炭化ケイ素基板を研削し、かつ／またはラッピングすることを含むことができる。具体的には、炭化ケイ素基板を除去することは、キャリア基板がエピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、インフィード研削盤および／またはクリープフィード研削盤を使用して、炭化ケイ素基板を研削することを含むことができる。いくつかの実施形態では、炭化ケイ素基板を除去することは、キャリア基板がエピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、炭化ケイ素基板をエッチングすることを含むことができる。
【００１７】
電子デバイスを形成することは、エピタキシャル層の第１の表面にパッシベーション層を形成することを含むことができ、エピタキシャル層の第１の表面にキャリア基板を取り付けることは、パッシベーション層にキャリア基板を貼り付けることを含むことができる。
【００１８】
金属層を局所的にアニールすることは、金属層が第１の表面とは反対側の炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、キャリア基板がエピタキシャル層から剥がれる温度より低い温度まで、堆積させた金属層を局所的に加熱することを含むことができる。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態による炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法は、約３００ミクロンを超える第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、炭化ケイ素基板の第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップとを含む。キャリア基板は、炭化ケイ素基板に機械的支持を提供する。これらの方法はさらに、炭化ケイ素基板を約１５０ミクロン未満の厚さまで薄くするステップ、および薄くされた炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の薄くされた炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するステップを含む。
【００２０】
オーミックコンタクトを形成することは、炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の薄くされた炭化ケイ素基板の表面に金属層を形成すること、および炭化ケイ素基板の第１の表面とは反対側の薄くされた炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するために、金属層を局所的にアニールすることを含むことができる。
【００２１】
金属層を局所的にアニールすることは、金属層が第１の表面とは反対側の炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、キャリア基板が炭化ケイ素基板から剥がれる温度より低い温度まで、堆積させた金属層を局所的に加熱することを含むことができる。
【００２２】
堆積させた金属層を局所的に加熱することは、堆積させた金属層をレーザアニールすること、および／または金属層に電子ビームを誘導することを含むことができる。
【００２３】
添付図面は、本発明の特定の実施形態を示している。添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含められたものであり、本出願に組み込まれ、かつ本出願の一部分を構成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本出願は、２００５年９月１６日に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＷＡＦＥＲＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＳＩＬＩＣＯＮ  ＣＡＲＢＩＤＥ  ＰＯＷＥＲ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＴＨＥＲＥＯＮ  ＡＮＤ  ＳＩＬＩＣＯＮ  ＣＡＲＢＩＤＥ  ＰＯＷＥＲ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＳＯ  ＦＯＲＭＥＤ」という名称の米国特許仮出願第６０／７１８１４０号の恩典および優先権を主張するものである。当該出願の開示は、あたかもその全体が本明細書に記載されているかのように参照によって本明細書に組み込まれる。
【００２５】
次に、本発明の実施形態が示された添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈してはならない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が網羅的かつ完全なものとなり、本発明の範囲が当業者に完全に伝わるように提供される。分かりやすくするために、図面では、層および領域の厚さが誇張されている。全体を通じて同様の符号は同様の要素を指す。本明細書で使用されるとき、用語「および／または」は、記載された関連項目のうちの１つまたは複数の項目の任意のすべての組合せを含む。
【００２６】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的としており、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で使用されるとき、単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈がそうではないと明確に指示していない限り、複数形も含むことが意図されている。また、本明細書で使用されるとき、用語「含む」、「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は、明示された形体、整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を示すが、１つまたは複数の他の形体、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはこれらのグループの存在または追加を妨げないことを理解されたい。
【００２７】
層、領域、基板などの要素が、別の要素の「上に」存在する、または別の要素の「上に」延在すると記載されたとき、その要素は、その別の要素の上に直接に存在する、またはその別の要素の上に直接に延在することができ、あるいは介在要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素の「上に直接に」存在する、または別の要素の「上に直接に」延在すると記載されたとき、介在要素は存在しない。また、ある要素が、別の要素に「接続されている」または「結合されている」と記載されたとき、その要素は、その別の要素に直接に接続または結合されており、あるいは介在要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素に「直接に接続されている」、または「直接に結合されている」と記載されたとき、介在要素は存在しない。本明細書の全体を通じて同様の符号は同様の要素を指す。
【００２８】
本明細書では、本発明の理想化された実施形態の概略図である断面図（および／または平面図）を参照して、本発明の実施形態が説明される。そのため、例えば製造技法および／または許容範囲の結果として、図の形状からの変異が予想される。したがって、本発明の実施形態を、本明細書に示された領域の特定の形状に限定されると解釈してはならず、本発明の実施形態は、例えば製造に起因する形状の偏差を含む。例えば、長方形として示され、または記載されたエッチングされた領域は一般に、円形または湾曲した形体を有するであろう。したがって、図に示された領域は事実上、概略的なものであり、それらの形状は、デバイスの領域の正確な形状を示すようには意図されておらず、また、本発明の範囲を限定するようにも意図されていない。
【００２９】
別段の定めがない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって共通に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、本明細書および関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致した意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書においてそのように明示されない限り、理想化された意味またはあまりに形式的な意味に解釈されないことを理解されたい。さらに、ある構造または形体が他の形体に「隣接して」配置されていると記載されている場合、その構造または形体は、その隣接する形体の上または下にある部分を有することができることを当業者は理解されたい。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態は、ｎ型、ｐ型などの導電型を有することを特徴とする半導体層および／または領域に関して説明され、導電型は、それらの層および／または領域中の多数キャリア濃度を指す。したがって、ｎ型材料は、負に帯電した電子の多数キャリア平衡濃度を有し、ｐ型材料は、正に帯電した正孔の多数キャリア平衡濃度を有する。他の層または領域と比較して相対的に高い（「＋」）または低い（「−」）多数キャリア濃度を指示するために、いくつかの材料は、（ｎ＋、ｎ−、ｐ＋、ｐ−、ｎ＋＋、ｎ−−、ｐ＋＋、ｐ−−などのように）「＋」または「−」を付けて示されることがある。しかし、このような表記法は、層または領域中の特定の多数または少数キャリア濃度の存在を含意しない。
【００３１】
本明細書で使用されるとき、用語「オーミックコンタクト」は、予想される実質的にすべての動作周波数においてインピーダンス＝Ｖ／Ｉ（Ｖはコンタクトの両端間の電圧、Ｉは電流）という関係式によって実質的に与えられるインピーダンスを有するコンタクトを指す（すなわち、オーミックコンタクトに関連したインピーダンスは、すべての動作周波数において実質的に同じである）。例えば、本発明に基づくいくつかの実施形態では、オーミックコンタクトを、約１０−３オーム−ｃｍ２未満の比接触抵抗率（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有するコンタクトとすることができ、いくつかの実施形態では、約１０−４オーム−ｃｍ２未満の比接触抵抗率を有するコンタクトとすることができる。
【００３２】
本明細書の中でより詳細に説明されるとおり、本発明に基づく実施形態は、例えば炭化ケイ素半導体デバイスがその上に形成された炭化ケイ素ウェハの厚さを、裏面からウェハを処理することによって薄くすることにより、半導体デバイスの半導体ウェハを処理する方法を提供することができる。半導体ウェハは一般に、２つの平行な主表面を有する。本明細書で使用されるとき、ウェハの「裏面」という用語は、１つまたは複数の半導体デバイスが形成されたウェハの表面とは反対側のウェハの主表面を指す。
【００３３】
図１Ａに示されているように、ウェハ（すなわち基板）１００は一般に、約３００ミクロンから約４００ミクロンの厚さ（ｔ１）を有することができる。ウェハ１００の裏面１０３とは反対側のウェハ１００の前面１０２には、複数の半導体デバイス１１０が形成されている。これらの複数の半導体デバイス１１０は、ＰＩＮダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの炭化ケイ素パワー半導体デバイスとすることができることを理解されたい。半導体デバイス１１０は、ウェハ１００の前面１０２に形成された１つまたは複数の炭化ケイ素エピタキシャル層／領域を備えることができる。これらの層／領域は例えば、エピタキシャル成長および／またはイオン注入によって形成することができる。デバイス１１０は、バイポーラ動作のためのｐｎ接合を有する活性領域を備えることができる。本発明のいくつかの実施形態では、デバイス１１０が、ショットキーダイオードなどのｐｎ接合を含まない多数キャリアデバイスを含むことができる。
【００３４】
本発明に基づくいくつかの実施形態では、ウェハおよび／または関連するエピタキシャル層は、４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒまたは３Ｃポリタイプ（ｐｏｌｙｔｙｐｅ）の炭化ケイ素を含み、あるいは、当業者に知られている他のタイプの材料、例えばシリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化アルミニウムガリウム、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミン酸マグネシウム（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、リチウムガラート（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｇａｌｌａｔｅ）（ＬｉＧａＯ２）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミン酸ニッケル（ＮｉＡｌ２Ｏ４）および／またはサファイアなどを含む。図１Ａではデバイス１１０が、メサ（ｍｅｓａ）を備えるように示されているが、デバイスはメサを備えなくてもよく、デバイスの分離が必要な場合には、他の方法、例えば接合分離、トレンチ分離および／または注入分離などによって、この分離を達成することができることを理解されたい。
【００３５】
デバイス１１０には例えば、ＳｉＣショットキーダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、ＰｉＮダイオード、ｎチャネルＩＧＢＴ、サイリスタおよび／または縦型ＪＦＥＴなどの炭化ケイ素ベースのパワー半導体デバイスを含めることができる。デバイス１１０はさらに、ｐ型基板上の炭化ケイ素ベースのＧＴＯおよびｎチャネルＩＧＢＴを含むことができる。デバイス１１０は他のタイプのデバイスを含むことができ、したがって、上記のデバイスのリストは限定を意図したものではない。
【００３６】
図１Ａにはさらに、その上に接着面１２０が設けられたキャリア基板（ｃａｒｒｉｅｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１０５が示されている。接着面１２０は例えば、ワックス（ｗａｘ）および／または接着テープを含むことができる。図１Ａの矢印は、（デバイス１１０を含む）ウェハ１００の前面１０２が、キャリア基板１０５上の接着面１２０と接触することを示す。キャリア基板１０５は、後続の処理ステップの間、その上にデバイス１１０を備えるウェハ１００に機械的支持を提供することができる適当な材料を含むことができる。キャリア基板１０５は例えば、サファイア、シリコン、アルミニウム、アルミナおよび／または他の適当な材料を含むことができる。
【００３７】
図１Ｂに示されているように、本発明に基づくいくつかの実施形態では、（複数の半導体デバイス１１０を備える）ウェハ１００とキャリア基板１０５とが、複数の半導体デバイス１１０に接触させた接着層１２０を介して、一体に結合され、その結果、例えば、ウェハ１００の裏面１０３にアクセスすることができるようにキャリア基板１０５を研削盤（ｇｒｉｎｄｅｒ）（図示せず）に取り付けることによって、このウェハ１００とキャリア基板１０５の組立品を処理することができる。その上に複数の半導体デバイス１１０を備えるウェハ１００は、ワックスなどの当業者に知られている任意の技法を使用してキャリア基板１０５に結合することができること、および接着層１２０は、複数の半導体デバイス１１０に付着させても、またはキャリア基板１０５に付着させてもよいことを理解されたい。さらに、用語「接触」は、直接接触および間接接触を含み、間接接触では例えば、ウェハ１００とキャリア基板１０５との間に、これらの２つの要素を一体に結合することができ、ウェハ１００がキャリア基板１０５によって支持されている間にウェハ１００の裏面１０３を処理することができるように、（前述の接着層などの）１つまたは複数の介在要素が存在することを理解されたい。
【００３８】
図１Ｃの実施形態を参照すると、本発明に基づくいくつかの実施形態では、薄くされたウェハ１００’を形成するために、ウェハ１００がｔ１よりも薄い厚さｔ２まで薄くなるように、ウェハ１００の裏面１０３が処理される。
【００３９】
本発明に基づくいくつかの実施形態では、インフィード研削盤（ｉｎ−ｆｅｅｄ  ｇｒｉｎｄｅｒ）、クリープフィード研削盤（ｃｒｅｅｐ  ｆｅｅｄ  ｇｒｉｎｄｅｒ）などの研削盤を使用して、ウェハ１００の厚さが低減される。本発明に基づく他の実施形態では、研削に加えて、または研削の代わりに、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学エッチングまたは反応性イオンエッチング、あるいはこれらの方法の組合せを使用して、ウェハ１００の厚さが低減される。本発明に基づく他の実施形態では、薄くする操作によって生じる可能性があるウェハの損傷を低減させるために、エッチングを使用して、薄くされたウェハの裏面を処理することができる。ウェハを薄くする方法は例えば、共通の譲受人に譲渡された特許文献３〜６に記載されており、これらの文献の開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４０】
本発明に基づくいくつかの実施形態では、ウェハ１００が、厚さ約１５０ミクロン未満まで薄くされる。本発明に基づく他の実施形態では、ウェハ１００が、厚さ約１２０ミクロン未満まで薄くされる。本発明に基づく他の実施形態では、ウェハ１００が、厚さ約８０ミクロンないし約１００ミクロン、あるいはそれよりも薄い厚さまで薄くされる。本発明に基づくいくつかの実施形態では、ウェハ１００が、インフィード研削盤またはクリープフィード研削盤を使用して薄くされる。
【００４１】
裏面１０３を処理して、ウェハ１００を十分に薄くした（薄くされたウェハ１００’を形成した）後、例えば接着層１２０を加熱することによって、ウェハ１００’とキャリア基板１０５の組立品から、キャリア基板１０５を除去することができ、その結果、図１Ｄに示されているように、薄くされたウェハ１００’およびその上の複数の半導体デバイス１１０を取り外すことができる。本発明に基づく他の実施形態では、適当な溶剤を使用することによって、および／またはこの構造に紫外光を当てることによって、この組立品からキャリア基板１０５を除去することができる。例えば、接着層１２０を溶解し、かつ／または融解して、キャリア基板１０５をウェハ１００’から分離することができる。
【００４２】
図１Ｅの実施形態を参照すると、例えば、特許文献７に論じられている局所アニール（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ａｎｅａｉｎｇ）を使用して、ウェハ１００’の裏面１０３にオーミックコンタクト１０７を形成することができる。この文献の開示は参照によって本明細書に組み込まれる。オーミックコンタクトは、薄くされたウェハ１００’がキャリア基板１０５に結合されている間に、薄くされたウェハ１００’上に形成することができることを理解されたい。本発明に基づくいくつかの実施形態では、例えば図１Ｅに示されているように、ウェハキャリアからウェハが取り外された後に、オーミックコンタクトを薄くされたウェハ１００’上に形成することができる。オーミックコンタクト１０７とは反対側の複数の半導体デバイス１１０上に、オーミックコンタクトおよび／またはボンディングパッド（図示せず）を形成することができる。
【００４３】
オーミックコンタクト１０７を形成するため、半導体デバイス１１０とは反対側のＳｉＣ基板１００’の裏面に、金属層が形成される。具体的には、厚さ約４００オングストロームから約１１００オングストロームの白金、チタンまたはニッケルの層を形成することができる。
【００４４】
次いで、レーザアニール（ｌａｓｅｒ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ）などの局所アニール技法を使用して、この金属層がアニールされる。レーザアニールでは、本明細書に記載された金属−ＳｉＣオーミックコンタクトをアニールするために使用されるレーザ光を、金属層と薄くされたＳｉＣ基板１００’との間の界面に金属シリサイド（ｍｅｔａｌ−ｓｉｌｉｃｉｄｅ）材料を形成する波長および十分な強度を有するレーザ光とすることができる。例えば、６Ｈ  ＳｉＣを基板として使用する実施形態では、波長約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルのレーザ光を、１平方センチメートルあたり約２．８ジュールのエネルギーで、約３０ナノ秒の持続時間を有する単一のパルスとして衝突させることによって、レーザアニールを実施することができる。ＳｉＣ基板が例えば４Ｈ  ＳｉＣである本発明に基づく他の実施形態では、レーザ光が、約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルの波長、および１平方センチメートルあたり約４．２ジュールのエネルギーを有することができ、それぞれ約３０ナノ秒の持続時間を有する約５個のパルスとして与えることができる。本発明に基づく他の実施形態では、ＳｉＣ基板のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを含む光の吸収によって金属層とＳｉＣ基板との間の界面位置にアニールを提供するために、他の波長およびエネルギーを使用することができる。パルスおよび／または連続ループレーザ（ｌｏｏｐ  ｌａｓｅｒ）を利用することもできることを理解されたい。
【００４５】
レーザ光の代わりに、電子ビームアニール（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を使用することもできる。したがって、電子ビームを使用して、金属層とＳｉＣ基板との間の界面位置をアニールし、そこに金属−ＳｉＣ材料を形成することができる。
【００４６】
図１Ｆの実施形態を参照すると、例えば、薄くされたウェハ１００’を分割し、かつ／またはダイシングソー（ｄｉｃｉｎｇ  ｓａｗ）を用いてウェハ１００を部分的にまたは完全に切断することによって、複数の半導体デバイス１１０を互いから分離することができる。例えば、ソーブレード（ｓａｗ  ｂｌａｄｅ）１３０を使用して、ウェハ１００’を切断し、パッケージングのために複数の半導体デバイス１１０を分離することができる。ソーブレード１３０は、薄くされたウェハ１００’上の分離された複数の半導体デバイス１１０間にまっすぐな縁を形成するために、ウェハ１００’を完全に切断することができ、またはソーブレード３０によって形成された刻み線に沿って圧力を加えることによって半導体デバイス１１０を互いから分離することができるように、薄くされたウェハ１００’をほぼ切断することができることを理解されたい。
【００４７】
本発明に基づくいくつかの実施形態では、基板上に１つまたは複数の層を、これらの層全体から基板を除去することができる厚さに形成することができる。いくつかの実施形態では、これらの層が、基板上に成長させたエピタキシャル層を含むことができる。しかしながら、これらの層が注入された層を含んでもよい。例えば、図２Ａ〜２Ｄの実施形態を参照すると、図２Ａに示されているように、その上に１つまたは複数のエピタキシャル層１４０が形成された基板１００を、接着層１２０によって、キャリア基板１０５に貼り付けることができる。
【００４８】
図１Ａ〜１Ｆの実施形態と同様に、キャリア基板１０５は、サファイア、シリコン、アルミナまたは他の適当な材料を含むことができ、接着層１２０は、ワックス、接着テープまたは他の適当な接着材を含むことができる。十分な機械的安定性を提供するため、エピタキシャル層１４０は、少なくとも約３ミクロンないし約１０ミクロン、またはそれよりも厚い厚さに成長させることができる。
【００４９】
インフィード研削盤、クリープフィード研削盤などの研削盤を使用して、エピタキシャル層１４０から基板１００を除去することができる。本発明に基づく他の実施形態では、研削に加えて、または研削の代わりに、ラッピング、化学エッチング、反応性イオンエッチングまたはこれらの方法の組合せによって、ウェハ１００を除去することができる。研削またはその他の薄くする処理の選択性により、基板１００からエピタキシャル層１４０への遷移が薄くする処理の終わりをもたらすことが可能になる。
【００５０】
例えば前述のレーザアニールを使用して、エピタキシャル層１４０上にオーミックコンタクト１０７を形成することができる。オーミックコンタクト１０７は、例えば図２Ｃに示されているように、エピタキシャル層１４０がキャリア基板１０５に結合されている間に、エピタキシャル層１４０上に形成することができる。しかし、本発明に基づくいくつかの実施形態では、エピタキシャル層１４０がキャリア基板１０５から除去された後に、オーミックコンタクト１０７をエピタキシャル層１４０上に形成することができる。
【００５１】
次いで、キャリア基板１０５からエピタキシャル層１４０を取り外して、例えばダイシングソー１３０を使用してダイシングし、図２Ｄに示されているように、個片化されたデバイス１５０を形成することができる。いくつかの実施形態では、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）の代わりに、かつ／またはソーイングに加えて、スクライブ・アンド・ブレーク（ｓｃｒｉｂｅ−ａｎｄ−ｂｒｅａｋ）処理を使用して、デバイス１５０を個片化する（すなわち個々のデバイスに分離する）ことができる。
【００５２】
本発明に基づく他の実施形態が図３Ａ〜３Ｊに示されており、これらの図には、本発明のいくつかの実施形態に基づくショットキーダイオードの形成が示されている。しかし、本発明の実施形態に基づく方法は、例えばＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、ＰｉＮダイオード、ｎチャネルＩＧＢＴ、サイリスタおよび縦型ＪＦＥＴ、ならびにｐ型基板上のＧＴＯおよびｎチャネルＩＧＢＴを含む多くの異なるタイプのパワー半導体デバイスを作製するために使用することができることを理解されたい。
【００５３】
図３Ａの実施形態を参照すると、基板２１０上にエピタキシャル層２２０が形成されており、基板２１０は、約３００ミクロンから約４００ミクロンの初期厚さを有することができる。図示の実施形態では、エピタキシャル層２２０が、厚さ約３ミクロンから約１０ミクロンのｎ型炭化ケイ素を含む。しかし、エピタキシャル層２２０は、他の厚さおよび／または導電型を有することができる。エピタキシャル層２２０は、結果として得られるデバイスで使用される複数のエピタキシャル層を含むことができる。基板２１０は、適当な任意の炭化ケイ素基板を含むことができる。いくつかの実施形態では、基板２１０が、（０００１）面に対して８°のオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）でカットされたｎ＋４Ｈ炭化ケイ素基板を含むことができる。
【００５４】
デバイスは、エピタキシャル層２２０内に次のように画定することができる。最初に、図３Ｂに示されているように、エピタキシャル層２２０内にエッジターミネーション（ｅｄｇｅ  ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）領域２２５を注入して、ターミネーション領域２２５の内側に活性デバイス領域２２７を画定することができる。活性デバイス領域２２７上に、ショットキーコンタクト２３０を含む金属コンタクトが形成される（図３Ｃ）。この構造の表面に、フィールドパッシベーション（ｆｉｅｌｄ  ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）層２３５が付着される。本発明に基づくいくつかの実施形態では、図３Ｄに示されているように、パッシベーション層をパターニングして、ショットキーコンタクト２３０を露出させることができる。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、後続の処理ステップまで、例えばウェハキャリアが除去された後の後続の処理ステップまで、パッシベーション層２３５をパターニングしなくてもよいことを理解されたい。
【００５５】
次に図３Ｅの実施形態を参照すると、基板２１０の前面に、接着層２４０によって、ウェハキャリア２５０が貼り付けられる。先の説明と同様に、ウェハキャリア２５０は、サファイア、シリコン、アルミナまたは他の適当な材料を含むことができ、接着層２４０は、ワックス、接着テープまたは他の適当な接着材を含むことができる。
【００５６】
次いで、先の説明と同様に、研削、ラッピング、化学エッチング、反応性イオンエッチングまたはこれらの組合せによって、基板２１０の裏面２１２が薄くされ、かつ／または除去される。図３Ａ〜３Ｊに示された実施形態では、基板２１０が初期厚さｔ１を有し、続いて、基板２１０が、図３Ｆに示されているように、ｔ１よりも薄い第２の厚さｔ２まで薄くされる。いくつかの実施形態では、初期厚さｔ１が約３００ミクロンから約４００ミクロンであり、第２の厚さが、約８０ミクロンから約１００ミクロンである。いくつかの実施形態では、基板２１０をエピタキシャル層２２０から完全に除去することができる。
【００５７】
図３Ｇを参照すると、薄くされたウェハ２１０’の裏面にオーミックコンタクト２５５を形成することができる。図３Ｈに示されているように、オーミックコンタクト２５５を、前述の方法で局所的にアニールすることができる。局所アニールは、薄くされたウェハの前面および関連するデバイス構造を実質的に加熱することなく薄くされたウェハ２１０’の裏面のオーミックコンタクト２５５をアニールするために使用することができる。例えば、ウェハキャリア２５０がエピタキシャル層２２０から分離することなく薄くされたウェハ２１０’の裏面のオーミックコンタクト２５５をアニールするために、レーザアニールを使用することができる。
【００５８】
本明細書に記載された金属−ＳｉＣオーミックコンタクトをアニールするために使用されるレーザ光は、金属層とＳｉＣ基板との間の界面に金属シリサイド材料を形成するのに十分な波長および強度を有するレーザ光とすることができることを理解されたい。例えば、６Ｈ  ＳｉＣを基板として使用する実施形態では、波長約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルのレーザ光を、１平方センチメートルあたり約２．８ジュールのエネルギーで、約３０ナノ秒の持続時間を有する単一のパルスとして衝突させることによって、レーザアニールを実施することができる。ＳｉＣ基板が例えば４Ｈ  ＳｉＣである本発明に基づく他の実施形態では、レーザ光が、約２４８ナノメートルから約３０８ナノメートルの波長、および１平方センチメートルあたり約４．２ジュールのエネルギーを有することができ、それぞれ約３０ナノ秒の持続時間を有する約５個のパルスとして与えることができる。本発明に基づく他の実施形態では、ＳｉＣ基板のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを含む光の吸収によって金属層とＳｉＣ基板との間の界面位置にアニールを提供するために、他の波長およびエネルギーを使用することができる。パルスおよび／または連続ループレーザを利用することもできることを理解されたい。
【００５９】
レーザ光の代わりに、電子ビームアニールを使用することもできる。したがって、電子ビームを使用して、金属層とＳｉＣ基板との間の界面位置をアニールし、そこに金属−ＳｉＣ材料を形成することができる。
【００６０】
図３Ｉに示されているように、オーミックコンタクト２５５に、裏面金属オーバレイヤ（ｏｖｅｒｌａｙｅｒ）２６５を付着させることができる。裏面金属オーバレイヤ２６５は例えば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇおよび／またはＴｉ／ＴｉＷ／Ａｕなど、接着層、障壁層およびボンディング層のスタックを含むことができる。
【００６１】
最後に、図３Ｊに示されているように、接着層２４０を加熱することによって、適当な溶剤を使用して接着層２４０を溶解することによって、かつ／または接着層２４０に紫外光を当てることによって、エピタキシャル層２２０からウェハキャリア２５０を除去することができる。
【００６２】
本発明の実施形態に従って形成されたデバイスは、低いオン抵抗を示すことができる。具体的には、本発明のいくつかの実施形態を使用して、所与のオン抵抗に対するデバイス面積を低減させることができ、これによって、炭化ケイ素パワーデバイスのデバイス歩留りを高め、かつ／またはコストを下げることができる。
【００６３】
オン抵抗のこの低減は、低電圧デバイスに関してより顕著である。例えば、図４は、本発明のいくつかの実施形態に従って形成されたデバイス（曲線３０２）および従来のＳｉＣショットキーダイオード（曲線３００）について、３００Ｖ  ４Ｈ−ＳｉＣショットキーダイオードの順方向電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性曲線を示す。具体的には、従来のデバイスは厚さ約４００ミクロンの基板を有し、本発明のいくつかの実施形態に従って形成されたデバイスは、厚さ約１００ミクロンの基板を有する。ダイオードの電流定格は１０Ａであった。電流−電圧測定は室温で実施された。図４に示されているように、従来のダイオードの順方向電圧降下は、１０Ａの順方向電流において約１．３Ｖであった。対照的に、本発明の実施形態に従って形成されたダイオードの順方向電圧降下は、１０Ａで約１．０２Ｖであり、これは約２３％の順方向電圧の低減を表す。ニー電圧（ｋｎｅｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）（約０．７Ｖ）から計算された抵抗低下は、約０．６Ｖから約０．３Ｖに低減され、これは５０％の低減である。
【００６４】
図面および明細書には、本発明の一般的な実施形態が開示されている。特定の用語が使用されるが、それらは、一般的かつ記述的な意味においてのみ使用されており、限定目的では使用されていない。本発明の範囲は特許請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図１Ｄ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図１Ｅ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図１Ｆ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｆ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｇ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｈ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｉ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図３Ｊ】本発明のいくつかの実施形態による半導体ウェハを処理する方法を示す断面図である。
【図４】従来のＳｉＣショットキーデバイスおよび本発明のいくつかの実施形態に従って形成されたＳｉＣショットキーデバイスの電圧に対する電流のグラフである。
【図１Ａ】
2009509339.tif 000003
【図１Ｂ】
2009509339.tif 000004
【図１Ｃ】
2009509339.tif 000005
【図１Ｄ】
2009509339.tif 000006
【図１Ｅ】
2009509339.tif 000007
【図１Ｆ】
2009509339.tif 000008
【図２Ａ】
2009509339.tif 000009
【図２Ｂ】
2009509339.tif 000010
【図２Ｃ】
2009509339.tif 000011
【図２Ｄ】
2009509339.tif 000012
【図３Ａ】
2009509339.tif 000013
【図３Ｂ】
2009509339.tif 000014
【図３Ｃ】
2009509339.tif 000015
【図３Ｄ】
2009509339.tif 000016
【図３Ｅ】
2009509339.tif 000017
【図３Ｆ】
2009509339.tif 000018
【図３Ｇ】
2009509339.tif 000019
【図３Ｈ】
2009509339.tif 000020
【図３Ｉ】
2009509339.tif 000021
【図３Ｊ】
2009509339.tif 000022
【図４】
2009509339.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月16日(2007.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法であって、
第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップと、
前記炭化ケイ素基板を、前記第１の厚さ未満の第２の厚さまで薄くするステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面に金属層を形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するために、前記金属層を局所的にアニールするステップと、
個片化された半導体デバイスを提供するために、前記炭化ケイ素基板を個片化するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記炭化ケイ素基板を薄くするステップは、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板を研削し、かつ／またはラッピングするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炭化ケイ素基板を薄くするステップは、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、インフィード研削盤および／またはクリープフィード研削盤を使用して、前記炭化ケイ素基板を研削するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記炭化ケイ素基板を薄くするステップは、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電子デバイスを形成するステップは、前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面にパッシベーション層を形成するステップを含み、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面に前記キャリア基板を取り付けるステップは、前記パッシベーション層に前記キャリア基板を貼り付けるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属層を局所的にアニールするステップは、
前記金属層が前記第１の表面とは反対側の前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板から剥がれる温度未満の温度まで、堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、堆積させた前記金属層をレーザアニールするステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣおよび／または６Ｈ  ＳｉＣを含み、
レーザアニールするステップは、堆積させた前記金属層にレーザ光を衝突させるステップを含み、
前記レーザ光は、２４８ナノメートルから３０８ナノメートルの波長を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＳｉＣ基板は６Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は単一のパルスとして与えられることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記単一のパルスは３０ナノ秒の持続時間を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザ光は、２．８ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は複数のパルスとして与えられることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記レーザ光は、それぞれが３０ナノ秒の持続時間を有する５個のパルスとして与えられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーザ光は、４．２ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
レーザアニールするステップは、前記ＳｉＣ基板のバンドギャップを超える光子エネルギーを有するレーザ光を衝突させるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
レーザアニールするステップは、パルスレーザ光または連続波レーザ光を衝突させるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、前記金属層に電子ビームを誘導するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１８】
前記オーミックコンタクト上に金属オーバレイヤを形成するステップをさらに含み、
前記金属オーバレイヤは、Ｔｉを含む接着層、Ｎｉおよび／またはＴｉ／Ｗを含む障壁層、ならびにＡｇおよび／またはＡｕを含むボンディング層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板を薄くするステップは、前記基板を、厚さ１２０ミクロン以下まで薄くするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板を薄くするステップは、前記基板を、厚さ８０ミクロンないし１００ミクロンまで薄くするステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
炭化ケイ素半導体デバイスを形成する方法であって、
炭化ケイ素基板の表面にエピタキシャル層を形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板とは反対側の前記エピタキシャル層の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、
前記エピタキシャル層の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップと、
前記第１の表面とは反対側の前記エピタキシャル層の第２の表面を露出させるために、前記炭化ケイ素基板を除去するステップと、
前記エピタキシャル層の前記第２の表面に金属層を形成するステップと、
前記エピタキシャル層の前記第２の表面にオーミックコンタクトを形成するために、前記金属層を局所的にアニールするステップと、
前記キャリア基板から前記エピタキシャル層を分離するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記炭化ケイ素基板を除去するステップは、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板を研削し、かつ／またはラッピングするステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭化ケイ素基板を除去するステップは、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、インフィード研削盤および／またはクリープフィード研削盤を使用して、前記炭化ケイ素基板を研削するステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭化ケイ素基板を除去するステップは、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層に機械的支持を提供している間に、前記炭化ケイ素基板をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
電子デバイスを形成するステップは、前記エピタキシャル層の前記第１の表面にパッシベーション層を形成するステップを含み、
前記エピタキシャル層の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップは、前記パッシベーション層に前記キャリア基板を貼り付けるステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記金属層を局所的にアニールするステップは、
前記金属層が前記第１の表面とは反対側の前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、前記キャリア基板が前記エピタキシャル層から剥がれる温度未満の温度まで、堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
炭化ケイ素パワー半導体デバイスを形成する方法であって、
３００ミクロンを超える第１の厚さを有する炭化ケイ素基板の第１の表面に半導体デバイスを形成するステップと、
前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面にキャリア基板を取り付けるステップと、
前記炭化ケイ素基板を、１５０ミクロン未満の第２の厚さまで薄くするステップと、
薄くされた前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面に金属層を形成するステップと、
薄くされた前記炭化ケイ素基板の前記第１の表面とは反対側の薄くされた前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するために、前記金属層を局所的にアニールするステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記金属層を局所的にアニールするステップは、
前記金属層が前記第１の表面とは反対側の前記炭化ケイ素基板の表面にオーミックコンタクトを形成するには十分だが、前記キャリア基板が前記炭化ケイ素基板から剥がれる温度未満の温度まで、堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、堆積させた前記金属層をレーザアニールするステップを含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３０】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣおよび／または６Ｈ  ＳｉＣを含み、
レーザアニールするステップは、堆積させた前記金属層にレーザ光を衝突させるステップを含み、
前記レーザ光は、２４８ナノメートルから３０８ナノメートルの波長を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＳｉＣ基板は６Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は、３０ナノ秒の持続時間を有する単一のパルスとして与えられ、
前記レーザ光は、２．８ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＳｉＣ基板は４Ｈ  ＳｉＣを含み、
前記レーザ光は、それぞれが３０ナノ秒の持続時間を有する５個のパルスとして与えられ、
前記レーザ光は、４．２ジュール／ｃｍ２のエネルギーで与えられることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
堆積させた前記金属層を局所的に加熱するステップは、前記金属層に電子ビームを誘導するステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【国際調査報告】
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