一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法与流程

文档序号:34536113发布日期:2023-06-27 12:22阅读:44来源:国知局

本发明涉及一种区分碳化硅籽晶片碳硅面的方法,更具体地说,本发明涉及一种简便且无损伤区分碳化硅自制籽晶圆片碳硅面的方法。


背景技术:

1、碳化硅作为第三代半导体的代表,其具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速度高、热导率大等特点,可应用于1200伏特以上的高压环境,因此在严苛环境中有着明显优势;同时,sic晶体因其与外延层材料gan具有高匹配的晶格常数和热膨胀系数及良好的热导率,是gan基器件的理想衬底材料,如led和ld。因此,sic晶体材料已经成为半导体照明技术领域不可缺少的衬底材料。随着碳化硅半导体制备技术的日益成熟,将日益成为智能通讯、新能源汽车、航天航空、物联网、智能交通、智能电网、核能技术、石油勘采等领域核心电子器件的支撑材料。目前,碳化硅和碳化硅基半导体材料已经成为了世界各国研究的热点。

2、目前最成熟的碳化硅晶体生长方式是pvt法。其基本原理是在高温高压下,碳化硅原料发生分解、升华,然后在籽晶上不停堆叠、结晶,最后生长出一定厚度的块体单晶。但是这种生长方式最大的缺点就是对籽晶的要求非常高,其生长过程其实是对籽晶的一个无限复制过程,籽晶上所有的缺陷状态都会被复制到生长出来的晶体上。

3、为了保证碳化硅晶体的生长质量,行业内目前通常采用自制的无定位边的完整碳化硅籽晶片进行晶体生长。但是,整圆片的碳化硅籽晶无法分辨碳硅面,而碳面籽晶和硅面籽晶生长出来的碳化硅晶体的晶型完全不一样。因此,为了有效区分碳化硅自制籽晶片的碳硅面,通常是在切割后的晶片上进行激光深打标,以确保后续加工流程不混淆晶片的碳硅面。

4、鉴于目前pvt法生长碳化硅晶体用籽晶片存在的上述问题,本申请的发明人意识到,对于产业化4h碳化硅晶体生长时如果采用激光打标区分碳硅面的籽晶,无论打标位置在碳面还是硅面对晶体生长都会产生一定的影响。打标位置在碳面会破坏籽晶面完整的原子台阶排布而产生区域性缺陷密度升高,打标在硅面则会影响粘接面的胶层均匀性而导致打标部位容易诱发籽晶的背破坏并降低晶体的结晶质量。如果能采用不打标的完整碳化硅籽晶进行晶体生长,既保证籽晶面的完整状态,又保证粘接面的高质量粘接,使籽晶处于最完美状态,能有效提高碳化硅晶体的结晶质量。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征在于,该方法的主要步骤包括,

4、s1,选取结晶质量较完美的碳化硅晶锭进行整形加工;

5、s2,晶锭整形只做外圆及端面平磨加工,不进行定位边或notch槽加工;

6、s3,根据原始晶锭的碳硅面,在整形完成的晶锭圆周上采用不同颜色耐摩擦的油漆笔按照碳化硅长短定位边的规则进行不同颜色及不同长度的标识;

7、s4,将标识后的晶锭进行粘接,并按一定片厚要求进行多线切割;

8、s5,按顺序将切割后籽晶毛胚片脱胶后插入卡塞盒;

9、s6,对卡塞盒内晶片进行清洗,按晶片圆周上的标识区分出碳硅面后在晶片碳面上用记号笔进行标识,并检查确认所有晶片的si面朝向卡塞盒h端;

10、s7,将装有籽晶片的卡塞盒置于倒角机上进行偏置倒角以确认碳硅面;

11、s8,将上述晶片按常规籽晶片要求进行磨抛加工成标准籽晶片。

12、优选的,步骤s2中较完美的碳化硅晶锭的最小直径需大于常规产品直径的3%~5%,通过调节籽晶片的直径可提高后续生长晶体有效直径内的结晶质量。

13、优选的,步骤s1中碳化硅晶锭的整形为将晶锭滚圆加工至直径为原始晶锭的最小直径,以确保去除原始晶锭因扩径导致的边缘高缺陷区域,使籽晶质量达到最优化。

14、优选的,滚圆后的碳化硅晶锭不进行定位边或notch槽加工。应理解,籽晶上定位边加工会降低籽晶的有效结晶面积,增加该区域多晶多型产生的概率;籽晶上notch槽的加工会增加notch槽区域内应力的富集,增加生长后晶体开裂的概率。

15、优选的,步骤s2中,整形后的碳化硅晶锭需进行位错分析,将其头尾截断腐蚀后的tsd<50、bpd<1000、epd<3000。应理解,位错密度越低的籽晶片,生长出来的晶体质量越高,整体位错密度越低。

16、优选的,步骤s3中,整形后晶锭碳硅面的标注用的耐摩擦油漆笔为亮色系三菱px-20/21/30系列油漆笔。这种笔标注的记号不仅耐切割砂浆冲刷,而且颜色鲜艳、易区分。

17、优选的,步骤s4,的切割厚度至少>800um,条件允许的话可达到1~1.5mm。这样既可以有效保证晶锭的最佳加工面型,又可以有效抑制晶锭生长过程中的背破坏,有效提升生长出来晶体的结晶质量。

18、优选的,步骤s7中,籽晶片的偏置倒角的碳硅面幅宽比例在3:1~5:1,确保后续加工过程中碳面上的倒角弧面能一直清晰的保留,防止因幅宽比太小导致后续加工过程中碳硅面的无法正确识别。

19、与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过在碳化硅晶圆锭上用耐摩擦油漆笔做外在的标记以及在切割后籽晶片表面做外在标记,从而保证碳化硅籽晶整体的完整性,提高后续晶体生长的质量。最后将精确标记后的籽晶圆片进行偏置倒角,通过碳硅面的不同幅宽比进行后续加工后籽晶圆片碳硅面的持续确认。

20、本发明无需额外投入,通过常规加工设备即可实现,既可有效保证碳化硅籽晶片的完整性,又可精确区分籽晶圆片的碳硅面,非常适用于批量化的碳化硅自制籽晶片的生产使用。



技术特征:

1.一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征在于,该方法的主要步骤包括,

2.根据权利要求1所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是:所述步骤s2中较完美的碳化硅晶锭的最小直径需大于常规产品直径的3%~5%,通过调节籽晶片的直径可提高后续生长晶体有效直径内的结晶质量。

3.根据权利要求1所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是: 所述步骤s1中碳化硅晶锭的整形为将晶锭滚圆加工至直径为原始晶锭的最小直径,以确保去除原始晶锭因扩径导致的边缘高缺陷区域,使籽晶质量达到最优化。

4.根据权利要求3所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是:所述滚圆后的碳化硅晶锭不进行定位边或notch槽加工。应理解,籽晶上定位边加工会降低籽晶的有效结晶面积,增加该区域多晶多型产生的概率;籽晶上notch槽的加工会增加notch槽区域内应力的富集,增加生长后晶体开裂的概率。

5.根据权利要求1所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是:所述步骤s2中,整形后的碳化硅晶锭需进行位错分析,将其头尾截断腐蚀后的tsd<50、bpd<1000、epd<3000。应理解,位错密度越低的籽晶片,生长出来的晶体质量越高,整体位错密度越低。

6.根据权利要求1所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是:所述步骤s3中,整形后晶锭碳硅面的标注用的耐摩擦油漆笔为亮色系三菱px-20/21/30系列油漆笔。这种笔标注的记号不仅耐切割砂浆冲刷,而且颜色鲜艳、易区分。

7.根据权利要求1所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是:所述步骤s4,的切割厚度至少>800um,条件允许的话可达到1~1.5mm。这样既可以有效保证晶锭的最佳加工面型,又可以有效抑制晶锭生长过程中的背破坏,有效提升生长出来晶体的结晶质量。

8.根据权利要求1所述的一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,其特征是:所述步骤s7中,籽晶片的偏置倒角的碳硅面幅宽比例在3:1~5:1,确保后续加工过程中碳面上的倒角弧面能一直清晰的保留,防止因幅宽比太小导致后续加工过程中碳硅面的无法正确识别。


技术总结
本发明公开了一种区分无定位边碳化硅自制籽晶片碳硅面的方法,由于PVT法碳化硅晶体生长的条件极为苛刻,对籽晶的要求也极高。籽晶上定位边、Notch槽等常规定位标记的加工都会对晶体生长过程产生影响,极易造成多晶、多型的产生;籽晶上进行激光打标定位的方式也极容易在激光打标区域形成位错密集区,从而影响晶体生长的质量。本发明加工的碳化硅籽晶片既不做定位边或Notch槽,也不采用激光打标定位,全部通过外在手段实现碳硅面的区分,以确保碳化硅籽晶的完整性。

技术研发人员:陈辉,贺贤汉
受保护的技术使用者:安徽微芯长江半导体材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1