[發明專利]SiC基板的制造方法在審
| 申請號: | 201380065498.3 | 申請日: | 2013-11-28 |
| 公開(公告)號: | CN104854683A | 公開(公告)日: | 2015-08-19 |
| 發明(設計)人: | 佐佐木有三 | 申請(專利權)人: | 昭和電工株式會社 |
| 主分類號: | H01L21/3065 | 分類號: | H01L21/3065;C30B29/36 |
| 代理公司: | 北京市中咨律師事務所 11247 | 代理人: | 劉航;段承恩 |
| 地址: | 日本*** | 國省代碼: | 日本;JP |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | sic 制造 方法 | ||
技術領域
本發明涉及SiC基板的制造方法。
本申請基于在2012年12月18日在日本提出的專利申請2012-276164號要求優先權,將其內容援引于此。
背景技術
作為針對地球溫室化的對策,需求節能技術的提高。其中,減少電力轉換時的能量損失的電力電子技術被定位為基礎技術。電力電子技術一直以來使用硅(Si)半導體進行了技術改良,但從硅的材料物性的界限來看,其性能提高也正在接近于極限。因此,期待聚集在具有比硅高的物性界限的碳化硅(SiC)上。碳化硅相對于硅,具有例如能帶隙約為3倍、擊穿電場強度約為10倍、熱導度約為3倍的優異的物性,可期待應用于功率器件、高頻器件、高溫動作器件等。
在此,作為SiC器件的基板可使用SiC外延晶片。SiC外延晶片可通過以下方式制造:在從SiC的塊狀晶體(錠)切取的SiC單晶晶片(以下也稱為“SiC基板”)上,采用化學氣相沉積法(CVD法)形成成為SiC器件的活性區域的SiC外延膜。
然而,為提高SiC器件的特性,對SiC基板的表面之中外延生長的表面(以下也稱為“外延生長面”)要求高的平坦性、平滑性等,因此要求針對從SiC的塊狀晶體(錠)切取的SiC單晶晶片的表面的高的加工精度。
為了使從錠切取的SiC基板的表面平坦化,例如,對圖9所示那樣的SiC基板11的比較粗糙的表面11a,如圖10所示那樣通過機械加工使表面平坦化直到沒有高低差為止。該機械加工,一般地通過加工速度較快的磨盤研磨(lap)加工來進行。磨盤研磨加工是在平坦的平臺之間夾持SiC基板,一邊供給研磨劑一邊使平臺旋轉來削掉SiC基板的表面的加工。此時的加工量也取決于表面11a的表面粗糙度、起伏的程度,但有時達到幾十微米左右。磨盤研磨加工時,如果加工量僅磨削了原來的SiC基板表面的高低差則不會變得平坦。因此,在以與原來的高低差相同的加工量停止磨削的情況下,在接下來的使用金剛石磨粒的研磨加工中加工量增大。由于使用金剛石磨粒的研磨的加工速度慢,因此如果研磨加工時的加工量增大,則其加工時間大幅度增大。因此,在該工序中如圖10所示,需要以加工前的SiC基板的高低差以上的加工量進行磨盤研磨加工,成為增大截口損失的原因。
另外,磨盤研磨加工后的SiC基板11的新的表面12a,由于磨盤研磨加工的影響,會形成厚度為5~10μm左右的加工變質層12。因此,如圖11所示,為除去加工變質層12,進行使用粒徑為1μm左右的金剛石磨粒的研磨加工。該研磨加工,將無紡布等研磨布貼附在平臺的加工面上,使用比磨盤研磨劑微細的研磨劑。因此該研磨加工的加工速度慢,需要幾小時左右的加工時間。這樣需要長時間的原因是由于SiC自身與硅等相比具有極高的硬度。
另外,研磨加工后的SiC基板11的新的表面11b是在光學上平坦的鏡面,但有時會產生研磨痕11c,另外,也有表面的損傷,因此為了最終形成外延生長面,進行CMP(Chemical?Mechanical?Polishing)表面加工處理。該CMP加工的加工速度非常慢,因此為了除去在利用金剛石的研磨加工中殘留的研磨痕和表面損傷,需要長時間的加工時間。
如上所述,以往為了SiC基板的表面的平坦化,必須將SiC基板的表層除去幾十μm以上(d3)而形成新的面,產生除去了SiC的量的材料損失。另外,SiC基板的硬度高,因此用于平坦化的研磨、磨削等的機械加工需要長時間。
而且,在從錠切取SiC基板時,也會產生與切削余量相當的損失。一般將該切削余量的損失和先前的SiC基板的表面平坦化時的材料損失合起來稱為截口損失(切口損失:Kerf-loss)。為了從一個SiC錠得到哪怕多一枚的SiC基板,需要減少截口損失。
在專利文獻1中,作為以實用的速度容易地除去在從SiC錠切取晶片時產生的加工變質層的方法,記載了采用氣相蝕刻法除去加工變質層的一部分的方法。
另外,在專利文獻2中,作為一邊抑制、除去在從SiC錠切取晶片時和在表面磨削中產生的起伏,一邊使其平坦化的方法,記載了將固化性材料涂布于晶片表面并使其固化,同時磨削該固化性材料和晶片,使晶片平坦化的方法。
在先技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2004-168649號公報
專利文獻2:日本特開2011-103379號公報
發明內容
但是,即使是專利文獻1或2中記載的方法,制造SiC基板時的截口損失的減少、表面的平坦化處理所需的時間的縮短也是不充分的。
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H01L 半導體器件;其他類目中不包括的電固體器件
H01L21-00 專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備
H01L21-02 .半導體器件或其部件的制造或處理
H01L21-64 .非專門適用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各組的單個器件所使用的除半導體器件之外的固體器件或其部件的制造或處理
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H01L21-67 .專門適用于在制造或處理過程中處理半導體或電固體器件的裝置;專門適合于在半導體或電固體器件或部件的制造或處理過程中處理晶片的裝置
H01L21-70 .由在一共用基片內或其上形成的多個固態組件或集成電路組成的器件或其部件的制造或處理;集成電路器件或其特殊部件的制造





