碳化硅半导体晶圆的切割制造技术

本发明专利技术涉及碳化硅半导体晶圆的切割。本发明专利技术公开了一种切割碳化硅(SiC)半导体晶圆的方法，所述方法可包括通过执行部分划切操作来在所述碳化硅(SiC)半导体晶圆内限定切口，其中所述SiC半导体晶圆沿着平面对准并且所述切口具有小于所述SiC半导体晶圆的第一厚度的深度。所述切口沿着与所述平面正交的竖直方向对准，以使得所述SiC半导体晶圆的一部分具有在所述切口的底部和所述SiC半导体晶圆的外表面之间延伸的第二厚度。所述方法还可包括通过穿过具有所述第二厚度的所述SiC半导体晶圆的所述部分来执行裂解操作来限定裂口。所述裂口可与所述切口对准并延伸到所述SiC半导体晶圆的所述外表面。所述外表面。所述外表面。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅半导体晶圆的切割
[0001]本分案申请是基于申请号为201910381948.9，申请日为2019年5月9日，专利技术名称为“碳化硅半导体晶圆的切割”的中国专利申请的分案申请。


[0002]本说明书涉及来自碳化硅(SiC)半导体晶圆的管芯的切割。

技术介绍

[0003]切割是减少包括多个集成电路管芯的半导体晶圆以形成单独的半导体芯片的过程。例如，可使用具有金刚石尖齿的水冷锯来执行从硅晶圆切割半导体管芯。或者，可使用激光烧蚀工具来执行切割。

技术实现思路

[0004]在一个一般方面，切割碳化硅(SiC)半导体晶圆(wafer)的方法可包括通过执行部分划切操作来在碳化硅(SiC)半导体晶圆内限定切口，其中SiC半导体晶圆沿着平面对准并且切口具有小于SiC半导体晶圆的第一厚度的深度。切口沿着与平面正交的竖直方向对准，以使得SiC半导体晶圆的一部分具有在切口的底部和SiC半导体晶圆的外表面之间延伸的第二厚度。该方法还可包括通过穿过具有第二厚度的SiC半导体晶圆的部分来执行裂解(cleaving)操作以限定裂口(cleave)。裂口可与切口对准并延伸到SiC半导体晶圆的外表面。
[0005]在另一个一般方面，系统可包括晶圆卡盘，该晶圆卡盘被配置成接收减薄至第一厚度的SiC半导体晶圆，减薄的SiC半导体晶圆具有沿着平面对准的表面。系统还可包括划切装置，该划切装置被配置成在SiC半导体晶圆上执行部分划切操作，以在SiC半导体晶圆内限定切口，该切口具有小于SiC半导体晶圆的第一厚度的深度，该切口沿着与平面正交的竖直方向对准，以使得SiC半导体晶圆的一部分具有在切口的底部和SiC半导体晶圆的外表面之间延伸的第二厚度。系统还可包括裂解装置，该裂解装置被配置成沿着竖直方向穿过具有第二厚度的SiC半导体晶圆的部分执行裂解操作以限定裂口，该裂口与切口对准并延伸到SiC半导体晶圆的外表面。
[0006]在另一个一般方面，方法可包括将碳化硅(SiC)半导体晶圆减薄至某一厚度，减薄的SiC半导体晶圆具有沿着平面对准的表面。该方法还可包括在SiC半导体晶圆上执行部分划切操作，以穿过SiC半导体晶圆厚度的第一部分在SiC半导体晶圆中限定切口，该切口沿着与平面正交的竖直方向对准，以使得SiC半导体晶圆的一部分具有在切口的底部和SiC半导体晶圆的外表面之间延伸的第二厚度，该切口在平行于平面的方向上也具有第一宽度。该方法还可包括执行裂解操作以限定裂口，该裂口具有小于第一宽度的第二宽度，该裂口与竖直切口对准并穿过SiC半导体晶圆厚度的第二部分。
[0007]一个或多个实施方式的细节在随附附图和以下描述中阐明。其他特征将从说明书和附图中以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
[0008]图1A是示出用于将碳化硅(SiC)半导体晶圆切割成管芯的示例性方法的示意图。
[0009]图1B和图1C是示出与图1A所示方法对应的SiC半导体晶圆的一部分的示意图。
[0010]图2A是示出在被减薄至目标厚度以用于切割之后的示例性SiC半导体晶圆的剖视图的示意图。
[0011]图2B是示出在背金属沉积之后SiC半导体晶圆的剖视图的示意图。
[0012]图2C是示出在部分划切操作之后SiC半导体晶圆的剖视图的示意图。
[0013]图2D是示出在裂解操作之后SiC半导体晶圆的剖视图的示意图。
[0014]图2E是示出在裂解操作之后SiC半导体晶圆的示例性管芯的一部分的剖视图的示意图。
[0015]图3A是示出用于穿过SiC半导体晶圆厚度的第一部分切削SiC半导体晶圆的示例性切削装置的示意图。
[0016]图3B是示出用于穿过SiC半导体晶圆厚度的第二部分裂解SiC半导体晶圆的示例性裂解装置的示意图。
[0017]图4A是示出示例性切削和裂解的SiC半导体晶圆的示意图。
[0018]图4B是示出示例性切削和裂口的SiC半导体晶圆的扫描电子显微镜(SEM)图片的线图的示意图。
[0019]图5是示出根据本文所述的改进的技术将SiC半导体晶圆切割成管芯的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0020]本文所述的实施方式涉及用于通过期望的方式从碳化硅(SiC)半导体晶圆切割半导体管芯的方法和装置。例如，本文所述的切割装置和方法可从SiC半导体晶圆切割半导体管芯，其具有穿过SiC半导体晶圆的厚度的竖直侧壁切削轮廓。SiC半导体晶圆可被称为SiC晶圆。
[0021]本文所述的切割技术可包括使用切削装置在SiC晶圆内限定切口，然后使用裂解装置裂解SiC晶圆。可仅穿过SiC半导体晶圆厚度的一部分来限定切口(至小于SiC半导体晶圆的整个厚度的指定深度)，并且可穿过SiC半导体晶圆的剩余厚度来执行裂解。
[0022]SiC设备具有优于传统Si设备的一些优点。例如，SiC的带隙大约是Si的带隙的三倍，并且可承受比Si基设备高得多的电压和温度。又如，具有与Si基设备相同尺寸的SiC基设备可承受的电场强度是SiC基设备的大约10倍。尽管具有这些优点，但应用于SiC晶圆的制造技术不能以相同的方式应用于SiC晶圆，因为SiC晶圆具有与Si晶圆不同的特性(例如，具有不同的晶体结构，是更硬的材料)。鉴于SiC晶圆的独特性质，本文所述的改进的方法和装置涉及SiC晶圆的处理。
[0023]图1A是示出将SiC半导体晶圆切割成管芯的示例性方法的示意图。图1B和图1C是示出与图1A所示方法对应的SiC晶圆130的一部分的示意图。
[0024]如图1A所示，在框110处，穿过SiC半导体晶圆的一部分在SiC半导体晶圆内限定切口。例如，如图1B所示，SiC半导体晶圆130具有通过切削装置穿过厚度A1的一部分限定的切口C1。厚度A1的部分的深度在图1B中示为A2。如图1B所示，深度A2是厚度A1的一小部分。穿
过整个厚度A1切削SiC晶圆可导致切削装置上不期望的磨损。
[0025]也如图1A中所示，在框120处，穿过SiC晶圆厚度的剩余部分沿着切口裂解SiC晶圆。例如，如图1C所示，除了沿着切口C1切削之外，还沿着裂口C2裂解SiC半导体晶圆130。使用裂解装置将裂口C2添加到SiC半导体晶圆130。厚度A1的剩余部分的深度在图1C中示为深度A3。在这种情况下，SiC半导体晶圆130的切割是产生切口C1的切削操作和产生裂口C2的裂解操作的组合。
[0026]如图1C所示，裂口C2沿着竖直轴线与切口C1对准。限定切口C1和裂口C2以使得实现这种对准在SiC半导体晶圆中是不明显的。与切削操作一起执行的裂解操作导致SiC半导体晶圆内不期望的竖直分离。下面进一步示出和描述了在SiC半导体晶圆中实现切口C1和裂口C2的这种对准的方法和装置。
[0027]有利地，改进的技术(切削和裂解)减少了切割过程中装备使用的磨损损耗。由于SiC是硬质材料(比硅更硬)，所以穿过减薄的(例如，研磨后的)晶圆的厚度的一部分而不是整个厚度切削可具有延长在切割过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被配置为分离碳化硅SiC半导体晶圆中的管芯的系统，包括：切削装置，其包括：切削工具，所述切削工具被配置为在所述SiC半导体晶圆的第一表面上在管芯部分之间的间隙中执行切削操作，以产生导致切削的SiC晶圆的切口；和控制器，所述控制器被配置为控制所述切削工具，使得由所述切削工具产生的所述切口具有穿过所述SiC半导体晶圆的厚度的一部分的指定深度和在所述管芯部分之间的所述间隙中的指定宽度；以及裂解装置，所述裂解装置被配置为在所述SiC半导体晶圆上已经执行了所述切削操作之后，在所述SiC晶圆的第二表面上对所述切削的SiC半导体晶圆执行裂解操作，以产生导致分离的管芯的裂口，所述第二表面与所述第一表面相对。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括电子部件，所述电子部件被配置成根据驻留调度在所述SiC半导体晶圆上方移动所述切削工具。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述切削工具包括机械锯片。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器包括电子控制部件，所述电子控制部件被配置为沿着垂直于所述SiC半导体晶圆的所述第一表面的轴定位所述机械锯片，使得所述机械锯片在所述SiC半导体晶圆的所述第一表面上在所述SiC半导体晶圆的所述厚度的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：