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公開番号2025016432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024112162
出願日2024-07-12
発明の名称多孔質炭化ケイ素層をもつ転写箔を含む複合基板、パワー半導体デバイスおよび製造方法
出願人インフィネオンテクノロジーズアーゲー,INFINEON TECHNOLOGIES AG
代理人園田・小林弁理士法人
主分類H01L 21/02 20060101AFI20250128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】多孔質炭化ケイ素層をもつ転写箔を含む複合基板と、パワー半導体デバイスを製造する方法を提供する。
【解決手段】炭化ケイ素デバイスを製造する方法は、多孔質炭化ケイ素層(116)を含む転写箔(110)を形成することを含む。前記転写箔と支持基板(190)とを含む複合基板(100)が形成され、前記転写箔と前記支持基板(190)とは、互いに接触させられ、互いに接続される。エピタキシャル層(120)が、前記支持基板(190)と反対側の、前記多孔質炭化ケイ素層(116)の側上に形成される。前記複合基板(100)は、デバイス基板(150)と再生基板(160)とに分割され、前記デバイス基板は前記エピタキシャル層を含み、前記再生基板は前記支持基板を含む。
【選択図】図1D
特許請求の範囲【請求項１】
半導体デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
多孔質炭化ケイ素層（１１６）を備える転写箔（１１０）を形成することと、
前記転写箔（１１０）と支持基板（１９０）とを備える複合基板（１００）を形成することであって、前記転写箔（１１０）と前記支持基板（１９０）とが、互いに接触させられ、互いに接続される、複合基板（１００）を形成することと、
前記支持基板（１９０）と反対側の、前記多孔質炭化ケイ素層（１１６）の側上にエピタキシャル層（１２０）を形成することと、
前記複合基板（１００）を、デバイス基板（１５０）と再生基板（１６０）とに分割することであって、前記デバイス基板（１５０）が前記エピタキシャル層（１２０）を備え、前記再生基板（１６０）が前記支持基板（１９０）を備える、前記複合基板（１００）を分割することと
を含む、方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記支持基板（１９０）が、多結晶炭化ケイ素基板、前記多孔質炭化ケイ素層のポリタイプとは異なるポリタイプの単結晶炭化ケイ素を含む基板、および／または炭化ケイ素リサイクル基板を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合基板（１００）を形成することが、前記転写箔（１１０）を前記支持基板（１９０）に結合することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記多孔質炭化ケイ素層（１１６）が、Ｃ面をもつ結合表面（１１１）を備え、前記複合基板（１００）を形成することが、前記多孔質炭化ケイ素層（１１６）の前記結合表面（１１１）を前記支持基板（１９０）に結合することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記多孔質炭化ケイ素層（１１６）が、Ｓｉ面をもつエピタキシー表面（１１２）を備え、前記エピタキシャル層（１２０）が、前記多孔質炭化ケイ素層（１１６）の前記エピタキシー表面（１１２）上に形成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複合基板（１００）を分割することの前に、前記エピタキシャル層（１２０）中におよび／または前記エピタキシャル層（１２０）上に電子要素（２１０）の半導体領域（２８１、２８４）を形成すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記デバイス基板（１５０）の露出した裏表面の裏側処理
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記デバイス基板（１５０）の露出した裏表面上に金属層構造（１７０）を形成すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記デバイス基板（１５０）の裏側上にオーム接触を形成すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記転写箔（１１０）を形成することが、単結晶炭化ケイ素ソース基板（３００）の前側において多孔質表面層（３１０）を形成することと、前記ソース基板（３００）から前記多孔質表面層（３１０）の箔部分（３１６）を分離することとを含み、前記箔部分（３１６）が、前記転写箔（１１０）の前記多孔質炭化ケイ素層（１１６）を形成する、
請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の例は、多孔質炭化ケイ素層をもつ転写箔を含む複合基板と、パワー半導体デバイスと、パワー半導体デバイスを製造する方法とに関する。上記方法は、多孔質炭化ケイ素層を支持基板に転写するために転写箔を使用する。複合基板は、転写箔と支持基板とを含む。パワー半導体デバイスは、複合基板から取得され得る。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの作製は、一般に、垂直ゾーン溶融によって、または溶融半導体材料で充填されたるつぼから種結晶棒を引き抜くことによって、結晶インゴットを形成することと、その結晶インゴットをスライスすることとを含む。一般的なスライスプロセスは、前に生成された結晶のかなりの部分を破壊する。代替技法は、再使用可能な半導体シードウエハの前側の近くに薄いリリース層を形成し、その前側上に半導体層をエピタキシャル成長させ、次いで、リリース層によって、エピタキシャル成長した半導体層をシードウエハから機械的に切断することによって、エピタキシャル半導体ウエハを取得する。たとえば、エピタキシャル成長した半導体ウエハが、レーザー放射によって形成されたリリース層に沿って単結晶ベース基板から劈開されて離される。経済的なやり方で半導体ウエハを提供する方法の、一定の必要がある。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の実施形態は、炭化ケイ素デバイスを製造する方法に関する。本方法は、多孔質炭化ケイ素層を含む転写箔を形成することを含む。転写箔と支持基板とを含む複合基板が形成され、転写箔と支持基板とは、互いに接触させられ、互いに接続される。エピタキシャル層が、支持基板と反対側の、多孔質炭化ケイ素層の側上に形成される。複合基板は、デバイス基板と再生（ｒｅｃｌａｉｍ）基板とに分割され、デバイス基板はエピタキシャル層を含み、再生基板は支持基板を含む。
【０００４】
本方法は、好適なエピタキシーシードを提供するプロセスを実際のエピタキシープロセスから切り離し、パワー半導体デバイスのための薄い炭化ケイ素基板の作製を簡略化する。高品質のソース基板が、エピタキシーシードを提供し、低コストの支持基板が、エピタキシープロセスのために使用され得る。多孔質炭化ケイ素層は、最初に、エピタキシーシードを低コストの支持基板に転写し、次いで、低コストの支持基板からの、電子要素がその中に形成されたデバイス基板の効率的な分離を可能にする。
【０００５】
当業者は、以下の発明を実施するための形態を読み、添付の図面を見ると、追加の特徴および利点を認識されよう。
【０００６】
添付の図面は、実施形態をさらに理解するのに役立ち、その説明の不可欠な部分である。図面は、パワー半導体デバイスと、複合基板と、半導体デバイスを製造する方法との実施形態を示し、その説明とともに、実施形態について説明するのに役立つ。以下の発明を実施するための形態および特許請求の範囲は、さらなる実施形態を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１Ａ～図１Ｄは、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図１Ａ～図１Ｄは、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図１Ａ～図１Ｄは、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図１Ａ～図１Ｄは、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図２Ａ～図２Ｄは、補助層を含む転写箔に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図２Ａ～図２Ｄは、補助層を含む転写箔に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図２Ａ～図２Ｄは、補助層を含む転写箔に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図２Ａ～図２Ｄは、補助層を含む転写箔に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、転写箔、複合基板、デバイス基板および再生基板の概略垂直断面図である。
図３Ａ～図３Ｄは、多孔質炭化ケイ素層をスプリットする前の電子要素の形成に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、複合基板およびデバイス基板の概略垂直断面図である。
図３Ａ～図３Ｄは、多孔質炭化ケイ素層をスプリットする前の電子要素の形成に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、複合基板およびデバイス基板の概略垂直断面図である。
図３Ａ～図３Ｄは、多孔質炭化ケイ素層をスプリットする前の電子要素の形成に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、複合基板およびデバイス基板の概略垂直断面図である。
図３Ａ～図３Ｄは、多孔質炭化ケイ素層をスプリットする前の電子要素の形成に関係する、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、複合基板およびデバイス基板の概略垂直断面図である。
図４Ａ～図４Ｃは、ソース基板上の転写箔のための多孔質炭化ケイ素層の形成を含む、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、ソース基板および転写箔の概略垂直断面図である。
図４Ａ～図４Ｃは、ソース基板上の転写箔のための多孔質炭化ケイ素層の形成を含む、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、ソース基板および転写箔の概略垂直断面図である。
図４Ａ～図４Ｃは、ソース基板上の転写箔のための多孔質炭化ケイ素層の形成を含む、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層を転写し、水平方向にスプリットすることを含む、半導体デバイス製造方法の様々なステージにおける、ソース基板および転写箔の概略垂直断面図である。
多孔質炭化ケイ素層が炭化ケイ素リサイクル基板上に直接結合された、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層と炭化ケイ素リサイクル基板とを含む複合基板の概略垂直断面図である。
多孔質炭化ケイ素層と炭化ケイ素リサイクル基板との間に界面層が形成された、一実施形態による、多孔質炭化ケイ素層と炭化ケイ素リサイクル基板とを含む複合基板の概略垂直断面図である。
横方向に均質にドープされた多孔質炭化ケイ素部分（ｐｏｒｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｐｏｒｔｉｏｎ）をもつ炭化ケイ素パワーダイオードの概略垂直断面図である。
横方向に均質にドープされた多孔質炭化ケイ素部分をもつ炭化ケイ素パワートランジスタの概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の発明を実施するための形態では、添付の図面への参照が行われ、図面は、本出願の一部を形成し、図面には、複合ウエハと、パワー半導体デバイスと、半導体デバイスを製造する方法とが実践され得る、特定の実施形態が例示として示される。本開示の概念から逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、構造的または論理的変更が行われ得る。一実施形態について示されるまたは説明される特徴は、他の実施形態上でまたは他の実施形態とともに使用されて、またさらなる実施形態をもたらすことができる。本開示はそのような修正および変形を含むことが意図される。例は、添付の特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきでないやり方で説明される。図面は、その縮尺通りでなく、説明のためのものにすぎない。対応する要素は、別段に記載されていない場合、異なる図面において同じ参照符号によって示される。
【０００９】
「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含んでいる（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語はオープンなものであり、それらの用語は、述べられた構造、要素または特徴の存在を示すが、追加の要素または特徴の存在を排除しない。冠詞「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、コンテキストが別段に明確に示すのでなければ、複数形ならびに単数形を含むものとする。
【００１０】
「直接電気的に接続された」という用語は、直接電気的に接続された要素間の永続的低抵抗性オーム接続、たとえば、関係する要素間の直接接触、あるいは金属および／または高ドープ半導体材料を介した低抵抗接続を表す。「電気的に接続された」および「信号接続された」という用語は、直接電気的接続を含み、さらに、電気的に接続されたまたは信号接続された要素間の信号経路または電源経路におけるさらなる電気的要素を可能にする。
（【００１１】以降は省略されています）

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