一种无定位边的SiC衬底加工及使用方法技术

本发明专利技术提出了一种无定位边的SiC衬底加工方法，包括：对SiC晶体的外圆进行定向；晶体切割；切割取片：将切割片从切割底座中烤片，取出并标记切割片的头片或尾片的碳硅面，并将切割片清洗以去除表面残留的切削液；头、尾片定向：对SiC晶体的头、尾切割片进行定向，验证标记的切割片头片或尾片的[1

【技术实现步骤摘要】
一种无定位边的SiC衬底加工及使用方法


[0001]本专利技术属于单晶加工
，尤其涉及一种无定位边的SiC衬底加工及使用方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]碳化硅(SiC)是目前发展较为成熟的第三代半导体材料，具有耐高温、高热导率、高击穿压等优异的半导体性能，使得SiC基器件可在极端条件下进行工作。同时，SiC作为一种重要的衬底材料，可以进行外延生长氮化镓、石墨烯等。目前4H
‑
SiC和6H
‑
SiC等β
‑
SiC衬底在大功率电力电子器件、微波射频器件和光电子器件有广泛应用。
[0004]SiC是一种IV族化合物半导体，其基本结构单元为SiC4或Si4C。由于C原子和Si原子的电负性不同，从而导致Si原子和C原子之间存在电荷转移，使其具有较强的离子性。因此SiC是一种典型的极性晶体，其(0001)面为极性面，Si原子在最外层的是Si面，C原子在最外层的是C面。Si面和C面的表面活化能不同，因此SiC衬底的极性面对SiC单晶生长和其他材料外延，都有重要影响。如：当采用SiC衬底作为籽晶生长SiC单晶时，采用C面生长的晶体一般为4H
‑
SiC单晶，采用Si面生长的晶体一般为6H
‑
SiC单晶。采用SiC热解法制备石墨烯时，Si面作为生长面，石墨烯形貌和层数均匀性更加可控。此外，在采用偏向SiC衬底进行SiC同质外延时，一般选用沿[11
‑
20]偏轴向4
°
方向的衬底进行外延以获得高质量的外延层；当选用沿[1
‑
100]偏轴向4
°
方向的衬底进行外延时容易出现3C
‑
SiC夹杂相和堆垛层错，外延层形貌较差。因此如何准确标记SiC衬底的晶向、极性面对SiC衬底的应用具有重要意义。
[0005]目前本领域中，通常在SiC衬底上制作两个定位边(主定位边、副定位边)，以此来区分SiC衬底的晶向和极性面。该过程中，一般是需要将SiC晶体进行外圆磨至目标直径，然后采用定向仪对单晶的端面进行定向，找到SiC单晶的(1
‑
100)和(11
‑
20)晶面，并采用平面磨床磨削晶体的两个晶面，分别得到主定位边和副定位边。采用该方法时，存在3个问题：
[0006](1)晶体端面磨削出定位边的过程时，晶体开裂几率较大；
[0007](2)磨削后的晶体不再是完整的圆形，采用该类衬底作为籽晶时，生长的SiC单晶中会出现微管、应力集聚等缺陷，影响单晶质量；
[0008](3)随着晶体直径增大，为了直观的区分主定位边和副定位边，两个定位边的长度也需要相应的增大，造成衬底可利用面积降低。
[0009]中国专利CN107991230B公布了一种辨别SiC晶片碳硅面的方法。该方法将生长得到的SiC晶锭进行平面磨、滚圆加工；对滚圆后的晶锭进行定向，确定基准轴方向为<11
‑
20>方向；沿<11
‑
20>方向加工非对称V型槽；晶锭加工制备成晶片；加工后的晶片其V型槽形成夹角θ，形成夹角θ的两条斜边分别设为a和b，且两条斜边的长度满足a≠b；以两条斜边a＜b还是两条斜边a＞b即可判断出所对应的晶片表面为碳面或是硅面。
[0010]然而采用此方法中，(1)仍需要对晶体进行V型槽加工，V型槽在加工过程中一般采
用线切割，为点接触，使得此工序中晶体受到的机械应力较大，极易开裂；(2)晶体仍不是标准圆形，采用该方法获得衬底作为籽晶生长SiC单晶时，籽晶V型槽对应的单晶增值微管、应力等缺陷。
[0011]中国专利CN109037307A公开了一种SiC晶片及其定位边加工方法。该方法通过在SiC第一平口、第二平口两端与碳化硅晶片的边缘衔接处设有最佳半径范围的R角，能够降低该处的应力，并避免晶片运送、装箱时破裂，进而提升SiC晶片的加工良率与品质。
[0012]然而该方法中SiC衬底上仍存在两个定位边，定位边附近的应力并未得到实质性改善。

技术实现思路

[0013]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种无定位边的SiC衬底加工及使用方法，实现了对所有切割片的定向及碳硅面区分。
[0014]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0015]第一方面，公开了一种无定位边的SiC衬底加工及使用方法，包括：
[0016]滚圆：将生长得到的SiC晶体进行外圆磨加工，使SiC晶体外径加工到目标尺寸；
[0017]定向：对SiC晶体的外圆进行定向，确定出SiC晶体的[1
‑
100]、[11
‑
20]方向，并在SiC晶体外圆进行标记；
[0018]晶体切割：将SiC晶体按照设定方向粘接到切割底座上，将SiC晶体加工成切割片；
[0019]切割取片：将切割片从切割底座中烤片，取出并标记切割片的头片或尾片的碳硅面，并将切割片清洗以去除表面残留的切削液；
[0020]头、尾片定向：对SiC晶体的头、尾切割片进行定向，验证标记的切割片头片或尾片的[1
‑
100]、[11
‑
20]方向；
[0021]非头尾片定向：将非头尾片与头片和/或尾片重叠放置，使其刀痕重合，然后沿晶片的偏轴方向进行定向，确定晶片的偏轴方向和极性面；
[0022]碳/硅面标、晶向标记：对确定的晶向和碳/硅面进行标记；
[0023]衬底加工：将标记后的晶片进行后续工艺处理，得到无定位边的SiC衬底。
[0024]作为进一步的技术方案，进行外圆磨的SiC晶体为未进行磨平面的SiC晶体或进行过磨平面的SiC晶体。
[0025]作为进一步的技术方案，进行外圆磨的SiC晶体为偏轴向晶体，晶体硅面或碳面沿[11
‑
20]或[1
‑
100]偏离c轴，偏角为0.1～8
°
。
[0026]作为进一步的技术方案，采用定向仪确定晶体[1
‑
100]和[11
‑
20]，精度控制在
±
0.2
°
以内。
[0027]作为进一步的技术方案，将晶体粘接到切割底座时，在晶体原生面或/和籽晶面上标记[1
‑
100]和[11
‑
20]方向。
[0028]优选的，将晶体粘接到切割底座时，将[1
‑
100]或[11
‑
20]方向粘接在石墨底座对面；
[0029]通过调节切割机的进刀速度、供线速度、砂浆流量、摇摆角度参数，使得SiC切割片沿进刀方向具有非对称的粗糙度和刀痕；
[0030]进一步优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无定位边的SiC衬底加工方法，其特征是，包括：滚圆：将生长得到的SiC晶体进行外圆磨加工，使SiC晶体外径加工到目标尺寸；定向：对SiC晶体的外圆进行定向，确定出SiC晶体的[1
‑
100]、[11
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20]方向，并在SiC晶体外圆进行标记；晶体切割：将SiC晶体按照设定方向粘接到切割底座上，将SiC晶体加工成切割片；切割取片：将切割片从切割底座中烤片，取出并标记切割片的头片或尾片的碳硅面，并将切割片清洗以去除表面残留的切削液；头、尾片定向：对SiC晶体的头、尾切割片进行定向，验证标记的切割片头片或尾片的[1
‑
100]、[11
‑
20]方向；非头尾片定向：将非头尾片与头片和/或尾片重叠放置，使其刀痕重合，然后沿晶片的偏轴方向进行定向，确定晶片的偏轴方向和极性面；碳/硅面标、晶向标记：对确定的晶向和碳/硅面进行标记；衬底加工：将标记后的晶片进行后续工艺处理，得到无定位边的SiC衬底。2.如权利要求1所述的一种无定位边的SiC衬底加工方法，其特征是，进行外圆磨的SiC晶体为未进行磨平面的SiC晶体或进行磨平面的SiC晶体；优选的，进行外圆磨的SiC晶体为偏轴向晶体，晶体硅面或碳面沿[11
‑
20]或[1
‑
100]偏离c轴，偏角为0.1～8
°
；优选的，采用定向仪确定晶体[1
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100]和[11
‑
20]，精度控制在
±
0.2
°
以内。3.如权利要求1所述的一种无定位边的SiC衬底加工方法，其特征是，将晶体粘接到切割底座时，在晶体原生面或/和籽晶面上标记[1
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100]和[11
‑
20]方向；优选的，将晶体粘接到切割底座时，将[1
‑
100]或[11
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢雪健，徐现刚，陈秀芳，胡小波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：