本說明書中公開的技術(shù)涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。

背景技術(shù)：

在許多半導(dǎo)體裝置中，電極形成在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上。在清洗半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面之后，在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成這種電極。日本專利申請(qǐng)公開第2008-085050號(hào)(jp2008-085050a)公開了一種使用hf清洗(使用氫氟酸的清洗)去除在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成的自然氧化膜，然后在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成電極的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

作為半導(dǎo)體裝置的示例，已知在同一個(gè)半導(dǎo)體基板中形成igbt區(qū)域和二極管區(qū)域的逆導(dǎo)型igbt。在逆導(dǎo)型igbt中，對(duì)應(yīng)于igbt區(qū)域的p+型集電極區(qū)域和對(duì)應(yīng)于二極管區(qū)域的n+型陰極區(qū)域在半導(dǎo)體基板的背面上被圖案化，以便暴露于半導(dǎo)體基板的背面，并且在半導(dǎo)體基板的背面上形成背面電極，以覆蓋集電極區(qū)域和陰極區(qū)域。在集電極區(qū)域和陰極區(qū)域中，根據(jù)期望的特性來調(diào)整離子注入量。因此，典型地，集電極區(qū)域的離子注入量與陰極區(qū)域的離子注入量不匹配。如此，如果形成具有不同的離子注入量的集電極區(qū)域和陰極區(qū)域，由于在離子注入期間對(duì)半導(dǎo)體基板的背面的損壞變化，所以半導(dǎo)體基板的背面的表面粗糙度在集電極區(qū)域和陰極區(qū)域之間不同。

如果形成背面電極以覆蓋集電極區(qū)域和陰極區(qū)域，則集電極區(qū)域和陰極區(qū)域的表面粗糙度反映在背面電極中。因此，背面電極的前表面的表面粗糙度相應(yīng)于集電極區(qū)域和陰極區(qū)域的圖案而變化。例如，在集電極區(qū)域和陰極區(qū)域具有條紋狀布局的情況下，具有不同表面粗糙度的部分以條紋狀形成在背面電極的前表面上。因此，由于光的漫反射的變化，在背面電極的前表面上出現(xiàn)條紋狀陰影。

作為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)檢查項(xiàng)目，進(jìn)行用于檢測形成在電極的前表面上的缺陷的外觀檢查。在上述逆導(dǎo)型igbt的情況下，由于與集電極區(qū)域和陰極區(qū)域的圖案對(duì)應(yīng)的陰影出現(xiàn)在背面電極的前表面上，因此難以區(qū)分這些陰影和缺陷。

在以上描述中，已經(jīng)結(jié)合逆導(dǎo)型igbt作為示例描述了在半導(dǎo)體基板的背面電極上形成具有不同表面粗糙度的部分的問題。然而，該問題不限于逆導(dǎo)型igbt，且可能會(huì)在其中具有不同離子注入量的半導(dǎo)體區(qū)域形成在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的各種半導(dǎo)體裝置中發(fā)生。本說明書提供了一種在具有不同離子注入量的多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域暴露在一個(gè)主表面上的半導(dǎo)體基板中，防止半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的半導(dǎo)體區(qū)域之間的表面粗糙度的變化反映在電極中的技術(shù)。

本說明書中公開的制造半導(dǎo)體裝置的方法包括半導(dǎo)體區(qū)域形成工序、清洗工序、表面粗糙度均勻化工序和電極形成工序。作為半導(dǎo)體區(qū)域形成工序，形成半導(dǎo)體區(qū)域使得具有不同離子注入量的多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域暴露在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上。作為清洗工序，在半導(dǎo)體區(qū)域形成工序之后，在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上進(jìn)行使用氫氟酸的清洗。作為表面粗糙度均勻化工序，在清洗工序之后，半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面的表面粗糙度被均勻化。作為電極形成工序，在表面粗糙度均勻化工序之后，在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成電極。

根據(jù)上述制造方法，在電極形成步驟之前，使半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面的表面粗糙度均勻化，從而防止半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的表面粗糙度的變化反映在電極中。

附圖說明

下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，并且其中：

圖1為示意性地示出了逆導(dǎo)型igbt的主要部分的剖視圖；

圖2示出了在制造逆導(dǎo)型igbt的方法中形成背面結(jié)構(gòu)的步驟的流程；

圖3a為示意性地示出了在形成背面結(jié)構(gòu)的步驟中的逆導(dǎo)型igbt的主要部分的放大剖視圖；

圖3b為示意性地示出了在形成背面結(jié)構(gòu)的步驟中的逆導(dǎo)型igbt的主要部分的放大剖視圖；

圖3c為示意性地示出了在形成背面結(jié)構(gòu)的步驟中的逆導(dǎo)型igbt的主要部分的放大剖視圖；

圖3d為示意性地示出了在形成背面結(jié)構(gòu)的步驟中的逆導(dǎo)型igbt的主要部分的放大剖視圖；和

圖3e為示意性地示出了在形成背面結(jié)構(gòu)的步驟中的逆導(dǎo)型igbt的主要部分的放大剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，逆導(dǎo)型igbt1包括被分成igbt區(qū)域2a和二極管區(qū)域2b的單晶硅半導(dǎo)體基板10、覆蓋半導(dǎo)體基板10的背面的背面電極22、覆蓋半導(dǎo)體基板10的前表面的正面電極24，和設(shè)置在半導(dǎo)體基板10的igbt區(qū)域2a的前表面?zhèn)鹊臏喜蹡艠O26。背面電極22在igbt區(qū)域2a中起集電極電極作用，并且在二極管區(qū)域2b中起陰極電極作用。正面電極24在igbt區(qū)域2a中起發(fā)射極電極作用，并且在二極管區(qū)域2b中起陽極電極作用。在示例中，鋁硅合金(alsi)用作背面電極22的材料，且鋁硅合金(alsi)用作正面電極24的材料。

半導(dǎo)體基板10具有p+型集電極區(qū)域11、n+型陰極區(qū)域12、n+型緩沖區(qū)域13、n-型漂移區(qū)域14、p型區(qū)域15和n+型發(fā)射極區(qū)域16。

集電極區(qū)域11設(shè)置在半導(dǎo)體基板10的背面的一部分上，并且暴露于半導(dǎo)體基板10的背面。集電極區(qū)域11設(shè)置在漂移區(qū)域14下方的一部分上，并且選擇性地布置在igbt區(qū)域2a中。在半導(dǎo)體基板10中，將集電極區(qū)域11存在的范圍稱為igbt區(qū)域2a。集電極區(qū)域11具有高雜質(zhì)濃度，并且與背面電極22歐姆接觸。集電極區(qū)域11通過例如使用離子注入方法從半導(dǎo)體基板10的背面導(dǎo)入硼來形成。

陰極區(qū)域12設(shè)置在半導(dǎo)體基板10的背面的一部分上，并且暴露于半導(dǎo)體基板10的背面。陰極區(qū)域12設(shè)置在漂移區(qū)域14下方的一部分上，并且選擇性地布置在二極管區(qū)域2b中。在半導(dǎo)體基板10中，將陰極區(qū)域12存在的范圍稱為二極管區(qū)域2b。陰極區(qū)域12具有高雜質(zhì)濃度，并且與背面電極22歐姆接觸。陰極區(qū)域12通過例如使用離子注入方法從半導(dǎo)體基板10的背面導(dǎo)入磷來形成。

緩沖區(qū)域13設(shè)置在集電極區(qū)域11和漂移區(qū)域14之間以及陰極區(qū)域12和漂移區(qū)域14之間，并且跨igbt區(qū)域2a和二極管區(qū)域2b兩者連續(xù)地布置。緩沖區(qū)域13通過例如使用離子注入方法從半導(dǎo)體基板10的背面導(dǎo)入磷而形成。

漂移區(qū)域14設(shè)置在緩沖區(qū)域13和p型區(qū)域15之間，并且跨igbt區(qū)域2a和二極管區(qū)域2b兩者連續(xù)地布置。漂移區(qū)域14是在半導(dǎo)體基板10中形成其他區(qū)域的剩余部，并且在厚度方向上具有均勻的雜質(zhì)濃度。在漂移區(qū)域14的上層部中，形成具有通過he照射以高密度調(diào)整晶體缺陷的壽命控制區(qū)域14a。

p型區(qū)域15設(shè)置在漂移區(qū)域14的上方，與漂移區(qū)域14接觸，跨igbt區(qū)域2a和二極管區(qū)域2b兩者連續(xù)地布置，并且暴露于半導(dǎo)體基板10的前表面。p型區(qū)域15在igbt區(qū)域2a中起體區(qū)域作用，并且在二極管區(qū)域2b中起陽極區(qū)域作用。p型區(qū)域15通過在igbt區(qū)域2a中的接觸區(qū)域(未示出)與正面電極24歐姆接觸，并且在二極管區(qū)域中也與正面電極24歐姆接觸。p型區(qū)域15通過例如使用離子注入技術(shù)從半導(dǎo)體基板10的前表面導(dǎo)入硼來形成。

發(fā)射極區(qū)域16設(shè)置在p型區(qū)域15的上方，與p型區(qū)域15接觸，選擇性地布置在igbt區(qū)域2a中，與溝槽柵極26的側(cè)面接觸，并且暴露于半導(dǎo)體基板10的前表面。發(fā)射極區(qū)域16具有高雜質(zhì)濃度，并且與正面電極24歐姆接觸。發(fā)射極區(qū)域16通過例如使用離子注入技術(shù)從半導(dǎo)體基板10的正面導(dǎo)入磷而形成。

每個(gè)溝槽柵極26都具有由多晶硅制成的電極部和由氧化硅制成的絕緣膜，并且電極部通過絕緣膜面向半導(dǎo)體基板10。每個(gè)溝槽柵極26的電極部都通過層間絕緣膜而與正面電極24分離，并且被構(gòu)造為使得可以施加?xùn)艠O電位。每個(gè)溝槽柵極26都被構(gòu)造為從半導(dǎo)體基板10的前表面朝向深部延伸，以穿過p型區(qū)域15并且突出到漂移區(qū)域14。

在逆導(dǎo)型igbt1中，背面電極22、集電極區(qū)域11、緩沖區(qū)域13、漂移區(qū)域14、p型區(qū)域15、發(fā)射極區(qū)域16、正面電極24和溝槽柵極26構(gòu)成igbt結(jié)構(gòu)。在逆導(dǎo)型igbt1中，背面電極22、陰極區(qū)域12、緩沖區(qū)域13、漂移區(qū)域14、p型區(qū)域15和正面電極24構(gòu)成二極管結(jié)構(gòu)。

在逆導(dǎo)型igbt1中，如果比正面電極24正的電壓施加到背面電極22，并且比正面電極24正的電壓施加到每個(gè)溝槽柵極26的電極部，則igbt區(qū)域2a的igbt結(jié)構(gòu)導(dǎo)通。在逆導(dǎo)型igbt1中，如果比正面電極24正的電壓施加到背面電極22，并且與正面電極24相同的電壓施加到每個(gè)溝槽柵極26的電極部，則igbt區(qū)域2a的igbt結(jié)構(gòu)關(guān)斷。在逆導(dǎo)型igbt1中，當(dāng)比背面電極22正的逆偏壓施加到正面電極24時(shí)，回流電流流過二極管區(qū)域2b的二極管結(jié)構(gòu)。

接下來，將描述制造逆導(dǎo)型igbt1的方法。在下文中，將描述在用于制造逆導(dǎo)型igbt1的工序中執(zhí)行的步驟中形成背面結(jié)構(gòu)的步驟。將省略關(guān)于可以使用現(xiàn)有的制造技術(shù)來執(zhí)行形成其他構(gòu)成元件的步驟的描述。在下文中，將在參照?qǐng)D2的制造流程的同時(shí)，基于圖3a至3e來描述形成背面結(jié)構(gòu)的各個(gè)步驟。

首先，如圖3a所示，準(zhǔn)備好半導(dǎo)體基板10。各種半導(dǎo)體區(qū)域15、16、正面電極24和溝槽柵極26都已經(jīng)形成在半導(dǎo)體基板10的前表面?zhèn)壬稀?/p>

接下來，如圖3b所示，集電極區(qū)域11、陰極區(qū)域12和緩沖區(qū)域13都在半導(dǎo)體基板10的背面上被圖案化(圖2的s11)。具體地，首先，緩沖區(qū)域13通過使用離子注入方法將磷導(dǎo)入到半導(dǎo)體基板10的整個(gè)背面來形成。接下來，陰極區(qū)域12通過使用離子注入方法將磷選擇性地導(dǎo)入到半導(dǎo)體基板10的背面上的二極管區(qū)域2b中來形成。接著，集電極區(qū)域11通過使用離子注入方法將硼選擇性地導(dǎo)入到半導(dǎo)體基板10的背面上的igbt區(qū)域2a中來形成。如果執(zhí)行該背面圖案化步驟，則會(huì)在半導(dǎo)體基板10的背面覆上自然氧化膜32。

在形成集電極區(qū)域11時(shí)，硼的離子注入量為例如1×10¹³cm^-2。在形成陰極區(qū)域12時(shí)，磷的離子注入量為例如1×10¹⁵cm^-2。集電極區(qū)域11的離子注入量與陰極區(qū)域12的離子注入量不匹配。以這種方式，如果集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12以不同的離子注入量而形成，由于在離子注入期間對(duì)半導(dǎo)體基板10的背面的損壞不同，所以半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度在集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12之間是不同的。如圖3b所示，對(duì)應(yīng)于集電極區(qū)域11的半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度相對(duì)小，而對(duì)應(yīng)于陰極區(qū)域12的半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度相對(duì)大。

接下來，如圖3c所示，在半導(dǎo)體基板10的背面上進(jìn)行hf清洗(使用氟化的酸清洗)，從而除去覆在半導(dǎo)體基板10的背面上的自然氧化膜32(圖2的s12)。

接下來，如圖3d所示，在半導(dǎo)體基板10的背面上進(jìn)行apm清洗(使用氨和過氧化氫溶液的混合物清洗)，在半導(dǎo)體基板10的背面上涂覆薄的氧化膜42，從而使半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度均勻化(圖2的s13)。氧化膜42的厚度約為1～10nm。典型地，apm清洗是為了除去有機(jī)物質(zhì)而進(jìn)行的。本說明書中公開的技術(shù)集中注意在apm清洗的氧化性上，并且使用apm清洗來形成薄的氧化膜42。由于apm清洗導(dǎo)致與半導(dǎo)體基板10的背面進(jìn)行液體反應(yīng)，所以能夠使氧與半導(dǎo)體基板10的背面均勻地反應(yīng)。因此，半導(dǎo)體基板10的不平坦的背面的凹進(jìn)部在比較短的期間內(nèi)被從其側(cè)面和底部延伸的氧化膜42填充。也就是說，填充凹進(jìn)部的氧化膜42以比半導(dǎo)體基板10的不平坦的背面的突出部的頂點(diǎn)更大的膜厚度而形成。這樣，如果在半導(dǎo)體基板10的背面上進(jìn)行apm清洗，半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度通過氧化膜42減小，則表面粗糙度被均勻化。在圖3d中，盡管使氧化膜42的前表面平滑化，但使氧化膜42的前表面平滑化并不重要，重要的是使氧化膜42的前表面的表面粗糙度均勻化。

接下來，如圖3e所示，使用濺射法在半導(dǎo)體基板10的背面上形成背面電極22(圖2的s14)。由于涂覆在半導(dǎo)體基板10的背面上的氧化膜42的厚度非常小，所以由鋁硅合金制成的背面電極22吸收或穿透氧化膜42，由此背面電極22可以與暴露于半導(dǎo)體基板10的背面上的集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12中的每一個(gè)歐姆接觸。由于半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度通過先前的apm清洗被均勻化，所以涂覆在半導(dǎo)體基板10的背面上的背面電極22的前表面的表面粗糙度也被均勻化。背面電極22可以使用蒸鍍法而不是濺射法來形成。

當(dāng)使用濺射法形成背面電極22時(shí)，期望加熱半導(dǎo)體基板10?？商鎿Q地，期望在使用濺射法形成背面電極22之后加熱半導(dǎo)體基板10。背面電極22使用熱能能夠高效地吸收或穿透涂覆在半導(dǎo)體基板10的背面上的氧化膜42。由此，背面電極22可以令人滿意地與暴露于半導(dǎo)體基板10的背面上的集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12中的每一個(gè)歐姆接觸。當(dāng)使用濺射法形成背面電極22時(shí)，期望將半導(dǎo)體基板10加熱至50℃以上且450℃以下?？商鎿Q地，期望在使用濺射法形成背面電極22之后將半導(dǎo)體基板10加熱至50℃以上且450℃以下。如果半導(dǎo)體基板10的溫度為50℃以上，則背面電極22可以使用足夠的熱能并且可以令人滿意地與集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12中的每一個(gè)歐姆接觸。如果半導(dǎo)體基板10的溫度為450℃以下，則能夠抑制形成在半導(dǎo)體基板10的前表面上的正面電極24的變形。在使用蒸鍍法代替濺射法來形成背面電極的情況下，期望在背面電極22形成之后加熱半導(dǎo)體基板10，并且更期望將半導(dǎo)體基板10加熱至50℃以上且450℃以下。類似地，背面電極22使用熱能可以令人滿意地與集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12中的每一個(gè)歐姆接觸。

如上所述，制造逆導(dǎo)型igbt1的方法具有以下特征：在hf清洗和形成背面電極22的步驟之間，半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度被均勻化。上述制造逆導(dǎo)型igbt1的方法具有的一個(gè)特征是進(jìn)行apm清洗作為表面粗糙度均勻化的步驟。如果進(jìn)行apm清洗步驟，由此在半導(dǎo)體基板10的背面上涂覆薄的氧化膜42，則可以減小半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度。由此，集電極區(qū)域11和陰極區(qū)域12之間的表面粗糙度的變化變小，則半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度被均勻化。根據(jù)上述制造逆導(dǎo)型igbt1的方法，可以僅通過增加apm清洗步驟來使半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度均勻化。結(jié)果，防止了半導(dǎo)體基板10的背面的表面粗糙度反映在形成于半導(dǎo)體基板10的背面上的背面電極22中。由此，可以以良好的精度對(duì)背面電極22的前表面進(jìn)行外觀檢查。

在下文中，列出了本說明書中公開的技術(shù)的特征。以下所述的事項(xiàng)是單獨(dú)有用的。

在本說明書中公開的制造半導(dǎo)體裝置的方法可以包括半導(dǎo)體區(qū)域形成步驟、hf清洗步驟、表面粗糙度均勻化步驟和電極形成步驟。在半導(dǎo)體區(qū)域形成步驟中，形成具有不同離子注入量的多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域以便暴露在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上。具有不同離子注入量的多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域還包括不進(jìn)行離子注入的半導(dǎo)體區(qū)域。在hf清洗步驟中，在半導(dǎo)體區(qū)域形成步驟之后，在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上進(jìn)行hf清洗。在表面粗糙度均勻化步驟中，在hf清洗步驟之后，使半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面的表面粗糙度均勻化。在表面粗糙度均勻化步驟中，可以使用使半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面的表面粗糙度均勻化的各種方法。例如，作為表面粗糙度均勻化步驟，示出了apm清洗、拋光等。在電極形成步驟中，在表面粗糙度均勻化步驟之后，在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成電極。

在表面粗糙度均勻化步驟中，可以在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上進(jìn)行apm清洗。如果進(jìn)行apm清洗，則在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成薄的氧化膜。apm清洗可以使氧與半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面均勻地反應(yīng)。因此，半導(dǎo)體基板的不平坦的一個(gè)主表面的凹進(jìn)部在比較短的期間內(nèi)被從其側(cè)面和底部延伸的氧化膜填充。也就是說，填充凹進(jìn)部的氧化膜以比半導(dǎo)體基板的不平坦的一個(gè)主表面的突出部的頂點(diǎn)更大的膜厚度而形成。由此，如果在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上進(jìn)行apm清洗，半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面的表面粗糙度通過氧化膜減小，則表面粗糙度被均勻化。由于通過apm清洗形成的氧化膜的厚度小，所以形成在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的電極吸收并穿透氧化膜，且可以因此電連接到半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面。

在電極形成步驟中，可以使用濺射法或蒸鍍法。如果使用濺射法，電極使用等離子的熱能可以高效地吸收或穿透涂覆在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的氧化膜。由此，令人滿意的電連接設(shè)置在電極與半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面之間。在使用蒸鍍法的情況下，期望在形成電極之后加熱半導(dǎo)體基板。電極使用熱能可以高效地吸收或穿透涂覆在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的氧化膜。由此，令人滿意的電連接設(shè)置在電極與半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面之間。

在電極形成步驟中，可以在加熱半導(dǎo)體基板的同時(shí)，使用濺射法在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成電極。濺射法在加熱半導(dǎo)體基板的同時(shí)進(jìn)行，由此電極使用熱能可以高效地吸收或穿透涂覆在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上的氧化膜。由此，令人滿意的電連接設(shè)置在電極與半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面之間。

在電極形成步驟中，可以在將半導(dǎo)體基板的溫度調(diào)整到50℃以上且450℃以下的同時(shí)使用濺射法在半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上形成電極。如果將半導(dǎo)體基板的溫度調(diào)整到該溫度范圍，則電極令人滿意地電連接到半導(dǎo)體基板的一個(gè)主表面上，并且可以抑制形成在半導(dǎo)體基板的另一個(gè)主表面上的電極的變形。

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