平坦的SiC半导体基板的制作方法_2

文档序号:8491843阅读:来源:国知局
一些概念,作为下述更详细描述的前序。
[0021] 多种实施例提供用于有效抛光SiC晶片W实现无机械损伤的表面W及施加外延 层且同时得到平坦度方面的优异性能的方法。不受任何理论的约束,一些本发明所公开的 方法W下列发现为基础:来自用在SiC上的磨料的抛光损伤的蔓延遵循独特的行为。已发 现,设及不同磨料、中间过程目标和具有较大直径的研磨/抛光台的批加工设备的SiC晶片 抛光方法的策略性整合实现了符合成本效率的方法,其满足适于在功率半导体行业中销售 产品的方法持续时间和质量目标。
[0022] 为了在SiC中制造大面积(〉0. 75cm2)功率半导体器件,基板必须在施加外延层么 后在局部和全局水平上均平坦,因为CVD外延可使相对于抛光基板的厚度变化或平坦度劣 化。抛光后的基板平坦度取决于若干制造步骤(切片/研磨或磨削/抛光)的复杂相互作 用。另据发现,通过明智地选择相互依赖的步骤W使用正确选择的抛光设备和磨料实现关 键性平坦度和粗趟度目标,可W获得协同的结果。
[0023] 根据本发明的多个方面,提供了一种用于制造单晶SiC晶片的方法,该方法包括 W下步骤;a)将单晶SiC的铸锭切成多个晶片,其中每个晶片同时满足小于10ym的总厚 度变化和小于35ym的翅曲度;(ii)对步骤(i)的晶片的每一个的周缘进行倒角;(iU)对 步骤(ii)的晶片的每一个的前表面和后表面进行研磨;W及(iv)对得自步骤(iii)的每 个晶片进行双面抛光;从而制造基于一平方厘米的部位大小具有0. 1至5ym的总厚度变 化、0. 1与35ym之间的翅曲度、0. 1至1. 5ym的局部厚度变化和0. 01至0. 3ym的部位正 面最小二乘焦平面范围SFQR的晶片。US8436366并未公开将在抛光晶片或具有外延层的抛 光晶片上确立低全局和局部厚度变化值和平坦度的方法。
[0024] 根据其他方面,提供了一种具有后表面和针对外延沉积进行了调节的前表面的抛 光SiC晶片,其中前表面具有< 1 5A的均方根粗趟度化。由于双面抛光方法的性质,后表面 具有类似的均方根粗趟度值。另外,基于一平方厘米的部位大小,晶片具有0. 1至5ym的 总厚度变化(TTV)和0. 1至1. 5ym的局部厚度变化(LTV)。此外,基于一平方厘米的部位 大小,晶片表现出0. 1与35ym之间的翅曲度和0. 01至0. 3ym的部位正面最小二乘焦平 面范围。当将抛光后的晶片用于在其前表面上进行SiC层的外延沉积时,晶片保持良好的 全局和局部平坦度和厚度性能。
[00巧]在一个方面,提供了一种基板,其包括具有后表面和前表面的抛光碳化娃晶片,前 表面针对外延沉积进行了调节,其中基于一平方厘米的部位大小该抛光碳化娃晶片具有 0. 1至1. 5ym的局部厚度变化(LTV)和0. 01至0. 3ym的部位正面最小二乘焦平面范围 (SFQR)。
[0026] 在该方面的一个实施例中,前表面具有< 15A的均方根粗趟度化。
[0027] 在该方面的另一个实施例中,基板具有0. 1至5ym范围内的总厚度变化(TTV)。 [002引在该方面的另一个实施例中,基板还具有0. 1至35ym的翅曲度。
[0029] 在另一个方面,本文提供了一种包括后表面和前表面的单晶碳化娃基板,前表面 具有在其上生长的SiC的外延层,该具有外延层的基板基于一平方厘米的部位大小表现出 0. 1至1. 8ym的局部厚度变化(LTV)和0. 01至0. 45ym的部位正面最小二乘焦平面范围 (SFQR)。
[0030] 在该方面的一个实施例中,该具有外延层的基板还同时表现出0. 1至6ym的总厚 度变化(TTV)和0. 1至40ym的翅曲度。
[0031] 在该方面的另一个实施例中,前表面的均方根粗趟度值化在2. 0X2. 0ym的部位 大小上测量时小于2皿。
[0032] 在该方面的另一个实施例中,基于一平方厘米的部位大小该基板同时表现出0. 1 至5ym的总厚度变化(TTV)、0. 1至35ym的翅曲度、0. 1至1. 5ym的局部厚度变化(LTV) 和0. 01至0. 3ym的部位正面最小二乘焦平面范围(SFQR)。
[0033] 在另一个方面,本文提供了一种用于制造单晶碳化娃晶片的方法,该方法包括: (i)将单晶娃的铸锭切成多个晶片;(ii)对步骤(i)的晶片的每一个的周缘进行倒角; (iii)从步骤(ii)的晶片的每一个的前表面和后表面执行银伤移除;W及(iv)对步骤 (iii)的每个晶片的两个表面同时抛光;从而制造基于一平方厘米的部位大小具有0. 1至 1. 5ym的局部厚度变化(LTV)和0. 01至0. 3ym的部位正面最小二乘焦平面范围(SFQR) 的晶片。
[0034] 在该方面的一个实施例中,在步骤(i)中,每个晶片同时满足小于10ym的总厚度 变化(TTV)和小于35ym的翅曲度。
[00巧]在该方面的另一个实施例中,从而制造基于一平方厘米的部位大小具有0. 1至 5ym的总厚度变化(TTV)、0. 1至35ym的翅曲度和0. 1至1. 5ym的局部厚度变化(LTV) 的晶片。
[0036] 在该方面的另一个实施例中,使用具有直径为晶片直径的至少S倍的表面的研磨 工具执行银伤移除步骤。
[0037] 在该方面的另一个实施例中,在台面直径为晶片直径的至少=倍的双面研磨机上 研磨基板切片。
[0038] 在该方面的另一个实施例中,其中在切片后,使用单晶片、金刚石砂轮磨床一次一 侧地加工基板。
[0039] 在该方面的另一个实施例中,使用具有直径为晶片直径的至少S倍的表面的研磨 工具执行抛光步骤。
[0040] 在该方面的另一个实施例中,通过将晶片置于不诱钢载具中执行抛光步骤。
[0041] 在该方面的另一个实施例中,执行抛光步骤W便移除在银伤移除步骤中移除的那 样多的SiC的25%。
[0042] 在该方面的另一个实施例中,该方法还包括向前表面施加化学增强机械抛光。
[0043] 在该方面的另一个实施例中,使用直径为晶片直径的=倍W上的抛光机执行施加 化学增强机械抛光的步骤。
[0044] 在该方面的另一个实施例中,该方法还包括在CVD室中使用包含氨气和/或氯气 的气体混合物在高于1300°C的温度下蚀刻晶片的前表面。
[0045] 在该方面的另一个实施例中,该方法还包括用化学增强机械抛光和/或高温气相 蚀刻处理前表面,之后在前表面上沉积SiC的外延层。
[0046] 在该方面的另一个实施例中,执行银伤移除步骤W便从每个晶片移除60至85ym 的SiC材料,并且执行抛光步骤W便移除在银伤移除步骤中移除的SiC材料量的四分之一。
【附图说明】
[0047] 并入并构成本说明书一部分的附图举例说明了本发明的实施例,并且与文字描述 一起用于解释和说明本发明的原理。附图旨在W图解的方式说明示例性实施例的主要特 征。附图并非旨在示出实际实施例的每个特征,也非示出所示元件的相对维度,并且未按比 例绘制。
[0048] 在类似附图标记指代本说明书中的类似特征的附图中:
[0049] 图1是根据本发明的一个实施例示出了制造SiC晶体的方法的一般步骤的流程 图。
【具体实施方式】
[0050] 应当理解本发明不限于本文所述的具体方法、方案等,因此可W有差别。本文所用 的术语仅出于描述具体实施例的目的,并非旨在限制本发明的范围,本发明的范围仅由权 利要求书限定。
[0051] 如本文和权利要求书中所用,单数形式包括复数引用,反之亦然,除非上下文另外 明确指出。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。
[0052] 所指出的所有出版物均明确地W引用的方式并入本文,W便描述和公开例如可能 结合本发明使用的此类出版物中所述的方法。该些出版物仅提供它们在本申请提交日之前 的公开内容。不应将该一点视为承认本发明人无权由于在先发明或任何其他原因而将此类 公开内容提前。关于日期的所有声明或关于该些文献内容的表述都是基于申请人可W得到 的信息,而不构成对该些文献的日期或内容正确性的任何承认。
[0053] 除非另外指出,否则本文所用的所有技术和科学术语都具有本发明所属的领域的 普通技术人员通常理解的相同含义。虽然任何已知的方法、器件和材料都可用于实施或测 试本发明,但本文描述了就此而言的方法、器件和材料。
[0054] 一些所洗的定交
[0055] 除非另外
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