使SiC表面平坦化的方法技术

本发明专利技术公开了使SiC表面平坦化的方法。一种使SiC衬底的粗糙表面平坦化的方法，包括：在SiC衬底的粗糙表面上形成牺牲材料，所述牺牲材料具有在SiC衬底的密度的35%与120%之间的密度；穿过牺牲材料并且向SiC衬底的粗糙表面中注入离子以在SiC衬底中形成非晶区；以及通过湿法刻蚀去除牺牲材料和SiC衬底的非晶区。

【技术实现步骤摘要】
使SiC表面平坦化的方法
本申请涉及SiC衬底，特别是使SiC衬底的粗糙表面平坦化。
技术介绍
在SiC晶片从SiC晶体机械分离之后，SiC晶片的表面具有高表面粗糙度，其不适合于制造电子器件。在SiC晶片改造（reclaim）工艺中也关注表面粗糙度，所述SiC晶片改造工艺牵涉使SiC晶片分裂/裂开而不是仅仅在SiC薄晶片工艺的框架之内研磨晶片。在裂开工艺之后，能够预期在几µm（例如，在1与5µm之间的平均峰谷距离）或更大（例如，在5与15µm之间的平均峰谷距离）的范围中的表面粗糙度。粗糙表面通常被抛光以实现期望的表面质量。用于使从SiC晶体机械分离之后的SiC晶片的粗糙表面平坦化的常规途径包括执行一系列机械和化学机械抛光（CMP）步骤直到达到最终表面质量。然而，由于SiC的可与金刚石相比的非常高的硬度，这个程序是一个困难且高成本的工艺。
技术实现思路
在本文中描述的实施例提供了用于使SiC衬底的粗糙表面平坦化的成本有效且不太复杂的工艺。根据使SiC衬底的粗糙表面平坦化的方法的实施例，所述方法包括：在SiC衬底的粗糙表面上形成牺牲材料，所述牺牲材料具有在SiC衬底的密度的35%与120%之间的密度；穿过牺牲材料并且向SiC衬底的粗糙表面中注入离子以在SiC衬底中形成非晶区；以及通过湿法刻蚀去除牺牲材料和SiC衬底的非晶区。本领域技术人员在阅读下面的详细描述时以及在查看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明绘图的元件未必相对于彼此成比例。相似的参考数字指定对应类似的部分。各种图示的实施例的特征可以组合，除非它们互相排斥的话。在绘图中描绘实施例，并且在下面的描述中详述所述实施例。图1A至1E图示通过湿法化学刻蚀来使SiC衬底的粗糙表面平坦化的方法的实施例。图2A至2D图示平坦化工艺的第二次循环。图3A和3B图示用于确保去除在SiC衬底的粗糙表面处或附近的差结晶质量的区的干法刻蚀工艺的实施例。图4A和4B图示用于确保去除在SiC衬底的粗糙表面处或附近的差结晶质量的区的湿法刻蚀工艺的实施例。图5A和5B图示用于确保在通过湿法化学刻蚀而使粗糙表面平坦化之后去除在SiC衬底中的差结晶质量的区的湿法刻蚀工艺的实施例。图6A至6E图示使SiC衬底的粗糙表面部分平坦化、之后通过湿法化学刻蚀来使粗糙表面完全平坦化的实施例。图7图示用来在SiC衬底的粗糙表面处形成非晶区（随后通过湿法化学刻蚀将其去除）的倾斜离子束注入工艺的实施例。图8图示使SiC衬底的粗糙表面至少部分平坦化的又另一实施例。具体实施方式在本文中描述的实施例提供用于使SiC衬底的粗糙表面平坦化的有效工艺。该工艺牵涉损坏SiC衬底的粗糙表面以使得该粗糙表面变得可湿法化学刻蚀。然后通过湿法化学刻蚀来去除SiC衬底的被损坏的区，所述湿法化学刻蚀与常规机械和CMP处理相比将显著更少的应力给与SiC衬底上、花费更少并且提供良好限定的刻蚀停止。使用离子注入工艺来损坏SiC衬底的粗糙表面，其中穿过形成在粗糙表面上的牺牲材料来注入离子。选择具有在SiC衬底的密度的35%与120%之间的密度的牺牲材料。这样，牺牲材料的离子停止功率在SiC衬底的离子停止功率的35%与120%之间。作为结果，注入到SiC衬底中的离子的范围的端部变化至多+/-20%。如果牺牲材料的密度被选择成相对靠近或者甚至匹配SiC衬底的密度，例如在SiC衬底的密度的90%与110%之间、95%与105%之间、98%与102%之间等，则注入的离子的范围的端部跨SiC衬底将是普遍均匀的。通过湿法化学刻蚀去除SiC衬底的被损坏的部分以产生大体平坦的表面以用于随后的器件制造。能够重复该工艺一次或多次以产生充分平坦的表面。图1A至1E图示使SiC衬底的粗糙表面平坦化的方法的实施例。图1A示出具有粗糙表面102的SiC衬底100的部分。SiC衬底100优选地具有适合于电子器件制造的多形体（多形体），诸如但不限于2H-SiC、4H-SiC或6H-SiC。可以通过分裂SiC晶片来形成SiC衬底100，其中SiC衬底100的粗糙表面102起因于该分裂工艺；可以通过薄化SiC晶片来形成SiC衬底100，其中SiC衬底100的粗糙表面102起因于该薄化工艺，或者可以通过锯切SiC晶锭来形成SiC衬底100，其中SiC衬底100的粗糙表面102起因于该锯切工艺。粗糙表面102由许多峰104和谷106构成，并且可以具有在1与5μm之间、在5与15μm之间或者甚至更大的平均峰谷距离。在图1A中图示的衬底100的部分的最大峰谷距离被标注dMAX。SiC衬底100的粗糙表面102需要平坦化以适合于制造电子器件。图1B示出在SiC衬底100的粗糙表面102上形成牺牲材料108之后的SiC衬底100。牺牲材料108具有在SiC衬底100的密度的35%与120%之间的密度。这样，牺牲材料108的离子停止功率在SiC衬底108的离子停止功率的35%与120%之间。牺牲材料108提供SiC衬底100的粗糙表面102的非保形覆盖，以使得在粗糙表面102的峰106之间的谷104被牺牲材料108填充。示例组成，其能够提供SiC衬底100的粗糙表面102的非保形覆盖并且具有在SiC的密度的35%与120%之间的密度，包括但不限于：聚合物、抗反射涂层、光致抗蚀剂、旋涂式玻璃以及高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）氧化物。牺牲材料108可以包括这些组成中的一个或多个或者具有相似的密度特性的其他组成。图1C示出在可选平坦化工艺之后的SiC衬底100。牺牲材料108的形貌将在图1D中示出的随后离子注入工艺期间传递到底下的SiC衬底100。照此，如果牺牲材料108的背对SiC衬底100的（顶）表面110具有大于SiC衬底100的最终粗糙度目标的表面粗糙度，则可以执行可选平坦化工艺以使牺牲材料108的顶表面110成形具有期望的平面性。可以使用任何标准平坦化工艺，诸如但不限于机械抛光、CMP等。牺牲材料108具有低于SiC的硬度，并且因此能够使用任何标准平坦化工艺来容易地使其平坦化。一些牺牲材料能够以相对平坦的方式来施加，以使得可以跳过所述可选平坦化工艺。例如，取决于材料的黏性，可以以相对平坦的方式来施加旋涂式玻璃和其他旋涂式组成。图1D示出穿过牺牲材料108并且向SiC衬底100的粗糙表面102中注入离子112以形成非晶化区114。主要由牺牲材料108的最外表面110的形貌来确定SiC衬底100中的期望离子注入深度，所述最外表面110相比于SiC衬底100的粗糙表面102较不粗糙。离子注入能量，其规定渗透深度，被选择以使得SiC衬底100在下至图1D中的虚线的范围中被非晶化，所述虚线指示通过离子注入工艺形成的非晶区的底部。例如，SiC衬底100可以具有2微米（μm）的平均峰谷表面粗糙度，其中变化在1.5与2.5μm之间。相应地选择离子注入能量，例如以确保在SiC衬底中2.5微米的最坏情况/安全裕度处的非晶浓度的离子。在一个实施例中，在对于磷离子的1MeV的离子能量下，牺牲材料108具有某一离子注入物渗透深度（注入物分布的峰），所述离子注入物渗透深度比SiC的高150%、或高100%、或高50%，或者比SiC的低20%或50%。能够通过测量工艺，例如使用能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使SiC衬底的粗糙表面平坦化的方法，所述方法包括：在SiC衬底的粗糙表面上形成牺牲材料，所述牺牲材料具有在SiC衬底的密度的35%与120%之间的密度；穿过所述牺牲材料并且向SiC衬底的粗糙表面中注入离子以在SiC衬底中形成非晶区；以及通过湿法刻蚀去除所述牺牲材料和SiC衬底的非晶区。

【技术特征摘要】
2017.05.31 US 15/6094381.一种使SiC衬底的粗糙表面平坦化的方法，所述方法包括：在SiC衬底的粗糙表面上形成牺牲材料，所述牺牲材料具有在SiC衬底的密度的35%与120%之间的密度；穿过所述牺牲材料并且向SiC衬底的粗糙表面中注入离子以在SiC衬底中形成非晶区；以及通过湿法刻蚀去除所述牺牲材料和SiC衬底的非晶区。2.根据权利要求1所述的方法，其中在通过湿法刻蚀去除所述牺牲材料和SiC衬底的非晶区之后，SiC衬底的表面具有剩余粗糙度，该方法进一步包括：在具有剩余粗糙度的SiC衬底的表面上形成附加牺牲材料，所述附加牺牲材料具有在SiC衬底的密度的35%与120%之间的密度；穿过所述附加牺牲材料并且向具有剩余粗糙度的SiC衬底的表面中注入离子以在SiC衬底中形成附加非晶区；以及通过湿法刻蚀去除所述附加牺牲材料和SiC衬底的所述附加非晶区。3.根据权利要求1所述的方法，其中，穿过所述牺牲材料并且向SiC衬底的粗糙表面中注入离子以形成非晶区包括：生成朝向所述牺牲材料指向的离子束；以及使所述离子束相对于与SiC衬底垂直的方向以1度和10度之间的角度倾斜。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲材料包括聚合物、抗反射涂层、光致抗蚀剂、旋涂式玻璃和高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）氧化物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在注入离子之前使所述牺牲材料平坦化。6.根据权利要求1所述的方法，其中在SiC衬底中离子是电活性的。7.根据权利要求6所述的方法，其中在去除非晶区之后一些离子保留在SiC衬底中以在通过去除所述非晶区而形成的SiC衬底的经平坦化的表面处形成导电区。8.根据权利要求1所述的方法，其中在SiC衬底中离子是电钝性的。9.根据权利要求1所述的方法，其中从由铝、氩、砷、氮、氧、磷、硼、硅、碳和锗组成的组中选择离子。10.根据权利要求1所述的方法，其中SiC衬底的粗糙表面具有最大峰谷距离，并且其中以某一能量等级注入离子，所述能量等级被选择成以使得非晶区在SiC衬底中延伸得比所述最大峰谷距离更深。11.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：H厄夫纳，R鲁普，HJ舒尔策，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE