平坦的SiC半导体基板的制作方法_3

文档序号:8491843阅读:来源:国知局
说明或上下文暗示,否则W下术语和短语包括W下提供的含义。除非另 外明确说明或从上下文明显看出的,W下术语和短语不排除术语或短语在其所属领域所具 有的含义。提供定义W有助于描述本文所述的方面的具体实施例,并且不旨在限制要求保 护的发明,因为本发明的范围仅由权利要求书限制。另外,除非上下文另外要求的,否则单 数术语应包括复数并且复数术语应包括单数。
[0056] 如本文所用,术语"包括"或"包含"结合对本发明所必要的组合物、方法和其各自 组成部分使用,同时不限制包含未指定的元素,而不论必要与否。
[0057] 如本文所用,术语"基本上由…组成"是指给定实施例所需要的那些元素。该术语 允许存在不实质影响本发明的该实施例的基本和新颖或功能特性的另外元素。
[005引术语"由…组成"是指如本文所述的组合物、方法和其各自组成部分,其不包括未 在实施例的该描述中列举的任何元素。
[0059] 除操作实例中或另外指出的地方中W外,本文所用的表示数量的所有数字在所有 情况下均应当理解为被术语"约"修饰。术语"约"在结合百分比使用时可意指±1%。
[0060] 单数术语"一个"、"一种"和"该"包括复数指代物,除非上下文明确地另外指出。 类似地,词"或"旨在包括"和",除非上下文明确地另外指出。因此,例如对"方法"的引用 包括本文所述的和/或本领域技术人员在阅读本公开后将显而易见的类型的一种或多种 方法和/或步骤等等。
[0061] 虽然类似于或等同于本文所述的那些的方法和材料可用于实施或测试本公开,但 W下描述了合适的方法和材料。术语"具有"意指"包括"。缩写"e.g."源自拉了语exempli gratia(例如),在本文中用于指示非限制性例子。因此,缩写"e.g."与术语"例如"同义。
[0062] 对于尚未指示的范围,本领域普通技术人员应当理解,可对本文所述和所示的各 个实施例中的任何一个进行进一步修改W并入本文所公开的其他实施例中的任何一个中 所示的特征。
[0063] W下实例示出了本发明的一些实施例和方面。对于相关领域技术人员显而易见的 是,可在不改变本发明的精神或范围的情况下进行各种修改、添加、替换等,并且此类修改 形式和变型形式涵盖于如下权利要求书中所限定的本发明的范围内。W下实例不W任何方 式限制本发明。
[0064] W下提供了根据本发明实施例的制造方法的例子,该些例子得到了适于基于光刻 法的器件制造的基板。多种方法提供具有所需的弯曲度、翅曲度、总厚度变化、局部厚度变 化和部位正面最小二乘焦平面范围技术规格的基板。
[0065] 用于制备SiC晶片的实施例遵循在该里概述并在图1中示出的一般过程。在步骤 100中,获得SiC铸锭。SiC铸锭通常用升华方法长成。可W裁切(未示出)铸锭W得到所 需的一般形状,例如具有圆形或方形横截面的柱体。在步骤105中,将铸锭切成薄晶片。然 后,在步骤110中,对每个晶片的周缘倒角。已知的是,铸锭的切片对切割后的晶片产生表 面和表面下损伤。在该实施例中,将研磨或磨削方法用于步骤115W在晶片的两个表面上 从加工中移除一定的厚度,例如50至100微米,从而在一个步骤中移除切片损伤并使晶片 平坦化。研磨之后是步骤120中的双面抛光过程。在抛光后,晶片即可用于步骤125中的 外延;然而,任选地,还可W在步骤125的外延之前在步骤130中用化学机械抛光(CM巧使 用于外延的表面光滑化。
[0066] 现在将更具体地提供例子。如前所述,该例子始于SiC晶体的切片。由于SiC比 娃硬得多(SiC在莫氏硬度表上为9. 5,而Si为7),因此对SiC铸锭的切片需要对标准娃切 片方法进行修改。例如,通常用于娃铸锭切片的SiC浆液无法用于SiC铸锭切片。相反,必 须使用金刚石浆液(金刚石在莫氏硬度表上为10)。还已研究了固定磨料金刚石线,W使 得不需要金刚石浆液。然而,在该特定例子中,使用被构造成得到同时满足10ym或更小的 TTV和35ym或更小的翅曲度的切片的多线银和金刚石浆液执行切片。通常对切片速率、磨 料粒度和流动该些切片参数进行调节,W最大程度减少在切片的表面上形成切痕。具体地 讲,据发现,当TTV超过10ym时,在随后的方法步骤中对该值进行纠正将导致不期望的支 出。因此,在切片过程中对切片参数进行调整W得到<10ym的TTV。
[0067] 接下来,对晶片边缘倒角。该在研磨之前完成,W便避免在晶片周边的崩裂或在研 磨期间的破裂。娃晶片的倒角在例如美国专利公布2009/0324896中有所公开;然而,在本 发明中,倒角使用具有梯形槽形状的金刚石磨轮(W考虑到SiC的硬度)完成。
[006引通过研磨或磨削进行银伤移除。常规的研磨机在例如美国专利4, 582, 561中有所 公开。然而,据发现,为了对当前大小的SiC晶片(76至150mm)正确使用研磨和抛光,需要 直径大于20英寸(约500mm)的研磨和抛光设备。也就是说,研磨和抛光工具的表面应当 为SiC晶片的直径的至少S倍,W便同时控制全局和局部晶片厚度和平坦度。
[0069] 正如已经指出的,将研磨用于银伤移除,因为切片可产生波纹表面-在该里将研 磨用于使晶片平坦且使表面平行。在一个例子中,将直径大于20英寸的双面金刚石磨料研 磨机用于同时在切片后的晶片的双面上移除材料。该步骤的平均金刚石粒度范围为4至 12ym。或者,将金刚石磨轮按顺序施加到每一侧W在切片后的晶片的每一侧上移除材料。 用在磨轮上的典型金刚石磨料粒度通常为500至2000目(约25至Sum)。使用任一种方 法从晶片的两个表面移除的典型净目标量为60至85ym。从两个表面移除的量通常相等, W使得从每个表面移除约30至45ym。移除的量必须消除切片过程的表面损伤和切痕,并 且通常可W在不到一小时内实现。加工后的晶片的TTV和翅曲度必须小于切片后的来料的 值。
[0070] 在银伤移除步骤之后是巧料抛光(stockpolish)步骤。在直径大于20英寸的机 器上执行双面金刚石浆液抛光过程,W从研磨/磨削后的晶片的双面移除机械表面损伤材 料,并将厚度降低到大致目标值。将晶片置于不诱钢载具中,因为金刚石浆液将会腐蚀标准 聚四氣己締(PTF巧载具。巧料抛光步骤可在一个步骤中进行或分成使用具有不同平均粒 度分布的浆液的若干步骤W便最大程度提高移除效率并实现所需的最终表面粗趟度。移除 的材料的典型量为研磨步骤的大约25%。加工时间根据所用的磨料的粒度通常为2至4小 时。当使用中值粒度在0. 45至0. 55ym范围内的金刚石浆液执行最后抛光步骤时得到最 好的结果,从而产生镜状表面。
[0071] 据发现,该集成过程将得到具有镜状表面的抛光晶片。从W上例子得到的晶片满 足W下所有技术规格;在预外延的晶片表面和相对的晶片表面上均为10至15A的均方根 粗趟度Rq、巧ym的TTV、<1. 5ym的LTV、<0. 3ym的SFQR,所有的均针对1X1cm2的部位 大小。该晶片可在W下情况中用于外延;在CVD生长之前应用预外延、气相高温表面蚀刻步 骤,W全局性移除剩余的表面下机械损伤,通常对应于0. 5至2.Onm的蚀刻。例如,可使用 包含氨气和/或含面素的气体的气体混合物在高于1300°C的温度下进行蚀刻。
[0072] 或者,还可W使用化学增强机械抛光方法(化学氧化)对目标在于外延的晶片侧 进行抛光,该方法可W为例如溶液中的氧化侣或二氧化娃磨料,其在对晶片表面造成腐蚀 时使晶片表面氧化。移除的量小于lym,且表面下损伤几乎消除。按照本发明的方法的实 施例,与晶片相关的平坦度指标在该步骤之后基本上无变化(小于+/-10% ),而在使用化 学机械抛光所抛光的面上粗趟度值化低于0. 5nm。
[0073] 然后将SiC外延沉积在晶片上。可W应用通过化学气相沉积生长SiC的领域的技 术人员已知的任何标准技术。可使用温度均匀性、压力和流动调整CVD工具处的外延沉积, W使得晶片TTV和LTV保持基本上无变化(低于+/-20% )。最终的晶片由于起始抛光晶 片的平坦度而在外延表面上表现出有限的台阶积累或无台阶积累。
[0074] 连例 1
[0075] 将上文所公开的且在图1中示出的方法流程用于制造75mm和100mm直径的 4H-SiC晶片。晶片表现出0.015至0.028Q.cm的电阻率范围。对于步骤100-105-110,将 SiC铸锭加工成正确的柱体。将柱形铸锭安装在塑料梁上并置于多线银中。使用线银和引 导在铸锭周边上的金刚石浆液流切割铸锭。从银中移除梁并沉入浴中W将切片与梁分离。 对切片进行冲洗,然后放到盒中。将晶片转移到自动化
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