通过电线放电加工来将SiC材料切片制造技术

一种由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片的方法，该方法包括：利用支撑衬底来支撑基底SiC晶片；以及在由支撑衬底支撑基底SiC晶片时，作为电线放电加工（WEDM）过程的部分，使用引线在与基底SiC晶片的第一主表面平行的方向上切穿基底SiC晶片，以将产品晶片从基底SiC晶片分离，产品晶片当从基底SiC晶片被切割时，被附接到支撑衬底。

Slicing SiC material by wire EDM

A method for producing a thinner product wafer from a thicker substrate SiC wafer cut from a SiC ingot includes: supporting the substrate SiC wafer with a support substrate; and when supporting the substrate SiC wafer with a support substrate, as part of the WEDM Process, using a lead to cut through the substrate SiC wafer in a direction parallel to the first main surface of the substrate SiC wafer, To separate the product wafer from the substrate SiC, the product wafer is attached to the support substrate when it is cut from the substrate SiC.

【技术实现步骤摘要】
通过电线放电加工来将SiC材料切片
技术介绍
由于SiC的材料特性，SiC越来越多地被用作功率半导体器件的半导体材料。与Si相比，基于SiC的功率半导体器件提供更高的效率、承受更高的击穿电压、以更高的速度操作并且需要更小的封装外壳。然而，与Si相比，SiC晶片更昂贵。以几百微米的典型厚度从SiC晶锭切割SiC晶片，以在处置和器件处理期间提供足够的机械稳定性。由SiC晶片制造的功率半导体器件倾向于比初始晶片厚度显著更薄（例如，100μm或更小），这需要诸如抛光之类的背面减薄过程。考虑到SiC晶片的高成本，减薄过程可以被视为是浪费的。因此，需要重复使用SiC晶片的新方法。
技术实现思路
根据由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片的方法的实施例，该方法包括：利用支撑衬底来支撑基底SiC晶片；以及在由支撑衬底支撑基底SiC晶片时，作为电线放电加工（wireelectricaldischargemachining，WEDM）过程的部分，使用引线在与基底SiC晶片的第一主表面平行的方向上切穿基底SiC晶片，以将产品晶片从基底SiC晶片分离，产品晶片当从基底SiC晶片被切割时，被附接到支撑衬底。根据电线放电加工（WEDM）装置的实施例，WEDM装置包括：卡盘，其被配置成容纳具有支撑衬底的基底SiC晶片，以及在WEDM过程期间旋转基底SiC和支撑衬底；第一线轴和第二线轴，它们被配置成馈送引线；以及控制器，其被配置成控制卡盘的旋转和在第一线轴与第二线轴之间的引线的馈送，以便在WEDM过程期间使用引线在与基底SiC晶片的第一主表面平行的方向上切穿基底SiC晶片，并且将产品晶片从基底SiC晶片分离，产品晶片当从基底SiC晶片被切割时，被附接到支撑衬底。根据SiC产品晶片的实施例，SiC产品晶片包括：SiC主体，其具有小于100μm的厚度并且完全没有注入的氢。在阅读以下详细描述时并且在查看附图时，本领域中的技术人员将意识到附加的特征和优势。附图说明附图的元素不一定相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记标明对应的类似部分。可以组合各种图示实施例的特征，除非它们彼此排斥。在附图中描绘并且在以下的描述中详述实施例。图1图示了使用电线放电加工（WEDM）过程由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片的方法的实施例的流程图。图2A至2C图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。图3A至3F图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。图4图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。图5A至5D图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。图6A至6E图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。图7A至7D图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。图8图示了用于实现图1中所示的方法的WEDM装置的实施例的框图。图9图示了用于图8中所示的WEDM装置的晶片切割配置的实施例的俯视图。图10图示了用于图8中所示的WEDM装置的晶片切割配置的实施例的俯视图。图11A和11B图示了图1中所示的方法的实施例的侧透视图。具体实施方式本文中描述的实施例提供使用电线放电加工（WEDM）过程来切割和重复使用SiC晶片。通过利用支撑衬底来支撑基底SiC晶片并且作为WEDM过程的部分，使用引线在与基底SiC晶片的第一主表面平行的方向上切穿所支撑的基底SiC晶片，由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片。除了使用本文中描述的WEDM过程来切穿基底SiC晶片之外，还可以使用WEDM过程来切穿SiC外延层。因此，在以下的描述中，通过WEDM过程被切割的基底SiC晶片替代地可以是一个或多个SiC外延层。图1图示了由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片的方法的实施例。因此，根据本文中描述的WEDM实施例，并不处理SiC晶锭本身，而是处理从SiC晶锭切割的基底晶片。该方法包括：利用支撑衬底来支撑基底SiC晶片（框100）。可以使用适合于在切割和/或后续的处理期间提供机械支撑的任何类型的支撑衬底，诸如但不限于玻璃载体、陶瓷载体、金属载体、半导体晶片等。在由支撑衬底来支撑基底SiC晶片的情况下，该方法进一步包括：作为电线放电加工（WEDM）过程的部分，使用引线（箔线）在与基底SiC晶片的第一主（顶部或底部）表面平行的方向上切穿基底SiC晶片，以将产品晶片从基底SiC晶片分离（框102）。基底SiC晶片的第一主表面可以是SiC晶片沿着其延伸的表面。第一主表面可以沿着水平方向伸展。垂直于第一主表面，在竖直方向上，SiC晶片具有与沿着第一主表面的SiC晶片的范围相比而言较小的厚度。产品晶片当从基底SiC晶片被切割时，被附接到支撑衬底。本文中互换使用术语“引线”和“箔线”，以描述被用来切割/切片穿过基底SiC晶片以出产较薄产品晶片的WEDM工具电极。通过升华、熔化、分解和/或剥落来加工/去除半导体材料，WEDM过程在大致水平的方向上切穿基底SiC晶片。利用引线EDM，工具电极可以是引线（箔线）。引线可以缠绕在两个线轴之间，使得引线的有源部分改变。基底SiC晶片本身和/或被施加到基底SiC晶片的辅助电极形成另一个电极。作为WEDM过程的部分，电源在引线与另一个电极之间施加电压脉冲。在引线与基底SiC晶片之间不发生直接的物理接触。因此，WEDM过程可以被用来切穿比引线硬得多的半导体材料，例如，诸如SiC。在一个实施例中，经由WEDM过程从基底SiC晶片切割的较薄产品晶片具有小于100μm的厚度。例如，可以通过WEDM过程将产品晶片切割成小于20μm的厚度。通常，根据图1中所示的WEDM方法从基底SiC晶片切割的产品晶片可以具有任何期望的厚度，这可以取决于由产品晶片制造的功能器件的最终用途应用。可以以相同或类似的方式重复使用基底SiC晶片以出产一个或多个附加的产品晶片。在WEDM切割过程之前，可以或可以不部分地处理基底SiC晶片，例如通过在基底SiC晶片上形成（例如，生长）外延SiC层，和/或在外延SiC层中形成功能器件的一个或多个掺杂区域。从基底SiC晶片切割的产品晶片可以被用来制造诸如晶体管、二极管等的功率半导体器件。通过WEDM过程从基底SiC晶片切割的基底SiC晶片和/或较薄产品晶片可以在切割后被处理以去除由WEDM过程引起的表面损坏。图2A至2C图示了图1中所示的方法的实施例。图2A示出了在第一WEDM切割过程期间从SiC晶锭切割并且由支撑衬底202支撑的基底SiC晶片200。在第一WEDM过程期间，使用引线204在与基底SiC晶片200的第一主（顶部或底部）表面平行的方向上切穿基底SiC晶片200，以将第一较薄产品晶片206从基底SiC晶片200分离。根据该实施例，在第一WEDM切割过程之前，在基底SiC晶片200上没有生长外延SiC层。图2B示出了在WEDM过程完成之后从基底SiC晶片200分离的第一较薄产品晶片206。第一较薄产品晶片200被真空夹头（collet）208带走，以供进一步处理，该进一步处理诸如对切割表面210进行抛光、激光退火等，以去除由WEDM过程引起的表面损坏、在抛光的表面上生长外延SiC层、例如通过形成诸如源极/漏极/发射极/集电极/阳极/阴极区域之类的掺杂的器件区域、金属喷镀等的器件制造。图2C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片的方法，所述方法包括：利用支撑衬底来支撑所述基底SiC晶片；以及在由所述支撑衬底支撑所述基底SiC晶片时，作为电线放电加工（WEDM）过程的部分，使用引线在与所述基底SiC晶片的第一主表面平行的方向上切穿所述基底SiC晶片，以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离，所述产品晶片当从所述基底SiC晶片被切割时，被附接到所述支撑衬底。

【技术特征摘要】
2018.05.04 US 15/9718301.一种由从SiC晶锭切割的较厚的基底SiC晶片出产较薄产品晶片的方法，所述方法包括：利用支撑衬底来支撑所述基底SiC晶片；以及在由所述支撑衬底支撑所述基底SiC晶片时，作为电线放电加工（WEDM）过程的部分，使用引线在与所述基底SiC晶片的第一主表面平行的方向上切穿所述基底SiC晶片，以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离，所述产品晶片当从所述基底SiC晶片被切割时，被附接到所述支撑衬底。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之后，在所述产品晶片背对着所述支撑衬底的表面上形成外延SiC层。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之后，并且在形成所述外延SiC层之前，处理所述产品晶片背对着所述支撑衬底的表面，以去除由WEDM过程引起的表面损坏。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之前，在所述基底SiC晶片的第一主表面上形成外延SiC层，其中利用所述支撑衬底支撑所述基底SiC晶片包括：将所述支撑衬底附接到所述外延SiC层背对着所述基底SiC晶片的表面，使得所述外延SiC层插入在所述支撑衬底与所述基底SiC晶片之间，其中在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之后，所述产品晶片包括所述外延SiC层的至少一部分。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之后，处理通过所述WEDM过程切割的外延SiC层的表面，以去除由所述WEDM过程引起的表面损坏。6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之前，在所述外延SiC层中形成一个或多个掺杂区域。7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之前，将附加的支撑衬底附接到所述基底SiC晶片背对着所述外延SiC层的表面，使得具有所述外延SiC层的基底SiC晶片插入在所述支撑衬底与所述附加的支撑衬底之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述WEDM过程将从所述基底SiC晶片分离的产品晶片切割成小于100μm的厚度。9.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述WEDM过程将从所述基底SiC晶片分离的产品晶片切割成小于20μm的厚度。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在切穿所述基底SiC晶片以将所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之后，利用相同或不同的支撑衬底来重复支撑所述基底SiC晶片；以及在重复支撑所述基底SiC晶片之后，作为新的WEDM过程的部分，使用相同或不同的引线切穿所述基底SiC晶片，以将新的产品晶片从所述基底SiC晶片分离，所述新的产品晶片当从所述基底SiC晶片被切割时，被附接到所述支撑衬底。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在所述产品晶片从所述基底SiC晶片分离之后，并且在所述新的产品晶片从所述基底SiC晶片分离之前，处理所述基底SiC晶片的切割表面以去除由所述WEDM过程引起的表面损坏，所述产品晶片沿着所述切割表面被分离。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述WEDM过程包括：在所述引线与所述基底SiC晶片之间施加介电液体；以及在所述引线切穿所述基底SiC晶片时，在横向于所述基底SiC晶片的侧面的方向上移动所述引线。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述介电液体是油基电介质，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：FJ桑托斯洛德里格斯，K德拉卢特，C弗里扎，M海因里奇，N奥贾，R鲁普，
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