碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法和制作方法技术

本发明专利技术涉及肖特基二极管制作技术领域，公开了碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法和制作方法，在实际使用时，本发明专利技术在对碳化硅肖特基二极管的碳化硅衬底进行减薄时，先通过第一研削工艺和第二研削工艺可以高效、快速的减薄衬底，保证碳化硅肖特基二极管的生产速度不会太低，然后通过激光辐照碳化硅衬底并将其分解为石墨烯可以有效修复研削工艺对碳化硅衬底造成的损失，降低减薄工艺对器件性能造成的不良影响；另外由于是最后通过激光辐照来减薄碳化硅衬底，一方面可以得到较为平整的碳化硅衬底底面，另外一方面不会因为碳化硅衬底的变薄而造成碳化硅衬底碎片。而造成碳化硅衬底碎片。而造成碳化硅衬底碎片。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法和制作方法


[0001]本专利技术涉及肖特基二极管制作
，具体涉及碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法和制作方法。

技术介绍

[0002]在半导体
，碳化硅(SiC)材料因其优越的物理特性，开始受到人们的关注和研究。其中，采用碳化硅材料的肖特基二极管可以实现更高压、更高温环境应用，突破了硅基功率器件电压和温度限制。
[0003]在二极管的使用过程中，二极管的通态功耗是最为关心的问题之一，而降低二极管通态功耗的有效方法就是降低二极管的总电阻。对于碳化硅（SiC）肖特基二极管来说，由于其通常采用垂直结构来实现大电流处理能力，而这种结构的SiC肖特基二极管会采用较厚的衬底，从而导致器件的通态电阻中会引入较大的串联电阻，进而限制器件可以承载的极限电流密度。
[0004]为了充分发挥SiC肖特基二极管的优势特性，在SiC肖特基二极管的制作工艺中，会对衬底进行减薄，通过减薄背面衬底厚度来有效降低SiC肖特基二极管的总电阻，降低导通压降，减小二极管在导通状态下的功耗，显著提升产品的导通性能。
[0005]目前现有SiC肖特基二极管的衬底减薄技术为研削工艺。研削工艺主要采用镶嵌有金刚石为磨料的磨轮直接摩擦碳化硅衬底（下称样品）表面，从而对样品进行减薄。但是在研削时，由于磨轮会给样品施加一定的压力，当样品的厚度变小导致其机械强度下降时，样品会有发生碎片的风险，同时对器件背面造成划痕，损伤严重，严重影响欧姆接触，另外现有研削工艺减薄后的极限衬底厚度在110um。
专利
技术实现思路

[0006]鉴于
技术介绍
的不足，本专利技术是提供了碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法和制作方法，所要解决的技术问题是现有SiC肖特基二极管在制作时采用研削工艺对碳化硅衬底进行减薄，当碳化硅衬底厚度变小导致其机械强度下降时会存在碎片的风险，进而损伤器件。
[0007]为解决以上技术问题，第一方面，本专利技术提供了如下技术方案：碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，包括如下步骤：S1：提供半导体器件，所述半导体器件包括衬底和位于衬底顶面上的外延层，所述外延层的顶面向内设有至少一个P阱区；S2：通过第一研削工艺磨削所述衬底的底面，将所述衬底的厚度减薄至第一厚度；S3：通过第二研削工艺磨削所述衬底的底面，将所述衬底的厚度减薄至第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度，所述第一研削工艺使用的磨轮的目数小于所述第二研削工艺使用的磨轮的目数；S4：先使用激光辐照所述衬底的底面，将所述衬底的底面向上的第三厚度部分分
解为石墨烯，并将分解后的石墨烯去除，得到第四厚度的衬底。
[0008]在第一方面的某种实施方式中，步骤S1中提供半导体器件的步骤如下：S10：在所述衬底的顶面上制作外延层，形成第一器件；S11：对所述第一器件进行清洗，去除所述第一器件表面的污染物和残留颗粒；S12：在所述第一器件的顶面向下进行离子注入，形成至少一个P阱区；S13：在所述第一器件的顶面制作场板氧化层；S14：在所述场板氧化层上与所述P阱区的对应位置制作肖特基接触开口；S15：在所述场板氧化层上制作肖特基接触层，所述肖特基接触层与所述P阱区电连接；S16：在所述肖特基接触层的顶面制作欧姆接触层。
[0009]在第一方面的某种实施方式中，步骤S2的步骤如下：S20：先在所述半导体器件顶面贴设保护膜，然后将半导体器件固定在转台上；S21：同时让第一磨轮和转台转动，通过控制第一磨轮的进给量来使所述衬底的厚度磨削至第一厚度。
[0010]在第一方面的某种实施方式中，步骤S3的步骤如下：S30：使用目数比第一磨轮高的第二磨轮来磨削所述衬底，通过控制所述第二磨轮的进给量将所述衬底的厚度磨削至第二厚度；S31：将所述半导体器件顶面的保护膜去除掉。
[0011]在第一方面的某种实施方式中，步骤S20贴设的保护膜是热释胶带保护膜或者紫外线减粘保护膜；当步骤S20贴设的保护膜是热释胶带保护膜时，步骤S31中将所述半导体器件放到加热台上进行加热，从而将半导体器件与所述热释胶带保护膜分离；当步骤S20贴设的是紫外线减粘保护膜时，步骤S31中通过紫外光照射所述紫外线减粘保护膜，使所述紫外线减粘保护膜失去粘性。
[0012]在第一方面的某种实施方式中，步骤S4中，在使用激光辐照第二厚度的衬底的底面前:先对半导体器件进行清洗，具体如下：先将半导体器件浸入到丙酮中并通过超声波清洗方式进行清洗，然后将半导体器件浸入到无水酒精中并通过超声波清洗方式进行清洗；清洗完成后对半导体器件进行干燥。
[0013]在第一方面的某种实施方式中，步骤S4中，将激光以脉冲的形式辐照所述第二厚度的衬底底面。
[0014]在第一方面的某种实施方式中，步骤S4中，将所述第二厚度的衬底的底面向上的第三厚度部分分解为石墨烯，并将分解后的石墨烯去除的步骤如下：多次使用激光辐照所述衬底的底面，并在每次辐照完成后将分解的石墨烯去除掉。
[0015]在第一方面的某种实施方式中，步骤S4中，激光单脉冲能量密度在5J/cm2‑
5.5J/cm2之间，激光脉冲频率在5Hz
‑
20Hz之间，每次激光辐射的脉冲数在50
‑
100之间。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了碳化硅肖特基二极管的制作方法，包括上述的碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，
还包括步骤S5，步骤S5如下：S5：在所述衬底的底面制作第二欧姆接触层。
[0017]本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果是：首先本专利技术在对碳化硅肖特基二极管的碳化硅衬底进行减薄时，先通过第一研削工艺和第二研削工艺可以高效、快速的减薄衬底，保证碳化硅肖特基二极管的生产速度不会太低，然后通过激光辐照碳化硅衬底并将其分解为石墨烯可以有效修复研削工艺对碳化硅衬底造成的损失，降低减薄工艺对器件性能造成的不良影响；另外通过激光辐照来减薄碳化硅衬底不会对肖特基二极管产生损伤；最后通过激光辐照来减薄碳化硅衬底，一方面可以得到较为平整的碳化硅衬底底面，另外一方面不会因为碳化硅衬底的变薄而造成碳化硅衬底碎片。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的半导体器件的第一种结构示意图；图2本专利技术的半导体器件的第二种结构示意图；图3为本专利技术的碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法的流程图；图4为本专利技术对碳化硅衬底执行完步骤S2的结构示意图；图5为本专利技术对碳化硅衬底执行完步骤S3的结构示意图；图6为本专利技术的碳化硅肖特基二极管制作方法的流程图；图7为本专利技术制作的碳化硅肖特基二极管的结构示意图。
具体实施方式
[0019]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0020]如图3所示，碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，包括如下步骤：S1：提供半导体器件，如图1所示，半导体器件包括衬底1和位于衬底1顶面上的外延层2，外延层2的顶面向内设有至少一个P阱区3。
[0021]在实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：提供半导体器件，所述半导体器件包括衬底和位于衬底顶面上的外延层，所述外延层的顶面向内设有至少一个P阱区；S2：通过第一研削工艺磨削所述衬底的底面，将所述衬底的厚度减薄至第一厚度；S3：通过第二研削工艺磨削所述衬底的底面，将所述衬底的厚度减薄至第二厚度，所述第一研削工艺使用的磨轮的目数小于所述第二研削工艺使用的磨轮的目数；S4：使用激光辐照所述衬底的底面，将所述衬底的底面向上的第三厚度部分分解为石墨烯，并将分解后的石墨烯去除，得到第四厚度的衬底。2.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，其特征在于，步骤S1中提供半导体器件的步骤如下：S10：在所述衬底的顶面上制作外延层，形成第一器件；S11：对所述第一器件进行清洗，去除所述第一器件表面的污染物和残留颗粒；S12：在所述第一器件的顶面向下进行离子注入，形成至少一个P阱区；S13：在所述第一器件的顶面制作场板氧化层；S14：在所述场板氧化层上与所述P阱区的对应位置制作肖特基接触开口；S15：在所述场板氧化层上制作肖特基接触层，所述肖特基接触层与所述P阱区电连接；S16：在所述肖特基接触层的顶面制作欧姆接触层。3.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，其特征在于，步骤S2的步骤如下：S20：先在所述半导体器件顶面贴设保护膜，然后将半导体器件固定在转台上；S21：同时让第一磨轮和转台转动，通过控制第一磨轮的进给量来使所述衬底的厚度磨削至第一厚度。4.根据权利要求3所述的碳化硅肖特基二极管的衬底减薄方法，其特征在于，步骤S3的步骤如下：S30：使用目数比第一磨轮高的第二磨轮来磨削所述衬底，通过控制所述第二磨轮的进给量将所述衬底的厚度磨削至第二厚度；S31：将所述半导体器件顶面的保护膜去除掉。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗寅，谭在超，丁国华，
申请(专利权)人：苏州锴威特半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：