[发明专利]具有SiC外延膜的4H‑SiC外延晶片的制造方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交的名称为“SiC SUBSTRATE WITH SiC EPITAXIAL FILM(具有SiC外延膜的SiC衬底)”的美国临时专利申请No.61/798,819的权益和优先权，特此将该专利申请的整个公开内容以引用的方式并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及碳化硅衬底的制造，更具体地讲，涉及具有生长于其上的外延膜的碳化硅衬底。

2.相关领域

碳化硅(SiC)是熟悉材料科学、电子学和物理学的技术人员所公认对于宽带隙特性以及也对于极高硬度、高导热性和化学惰性特性有利的晶体半导体材料。这些特性使SiC成为对于制造功率半导体器件极具吸引力的半导体，使得与由更常见材料如硅制成的器件相比，功率密度和性能得以增强。

最常见形式的SiC由原子的立方或六方排列组成。Si和C层的堆叠可呈现多种形式，称为多型体。碳化硅晶体的类型由表示堆叠序列中的重复单元数的数字后跟代表晶形的字母来表示。例如，3C-SiC多型体是指3个重复单元和立方(C)晶格，而4H-SiC多型体是指4个重复单元和六方(H)晶格。

不同的碳化硅多型体在材料特性方面有一些差别，最明显的是电特性。4H-SiC多型体具有相对较大的带隙，而3C-SiC具有较小的带隙，大多数其他多型体的带隙则落在两者之间。对于高性能功率器件应用，当带隙较大时，理论上，材料更能够提供相对较高的高功率和导热性性能。

SiC晶体并非天然存在的，因此必须合成。SiC晶体的生长可通过升华/物理气相输运或化学气相沉积来进行。

一旦产生SiC晶体，就必须使用平面制造方法对每个晶体进行切割并制造成晶片以制造半导体器件。由于许多半导体晶体(如，硅、砷化镓)已成功开发并商业化为晶片产品，由大块晶体制造晶片的方法是已知的。晶片制造的常见方法和要求及表征的标准方法的综述可见于Wolf和Tauber,Silicon Processing for the VLSI Era(超大规模集成电路时代的硅处理)，第1卷-Process Technology(《工艺技术》)，第1章(莱迪思出版社(Lattice Press)-1986)。由于其硬度，与处理其他常见半导体晶体如硅或砷化镓相比，将SiC制造成晶片衬底带来了独特的挑战。必须对机器进行改造，并且有效研磨材料的选择超出了通常使用的材料。为适应SiC而对通用晶片制造技术的改造通常作为专有资料保留。然而，据报告，在镜面抛光的SiC晶片上可观察到大量亚表面损伤，并且这可通过使用类似于硅行业中使用的化学增强机械抛光方法来减少或移除(Zhou,L.等人，Chemomechanical Polishing of Silicon Carbide(碳化硅的化学机械抛光)，J.Electrochem.Soc.(《电化学学会杂志》)，第144卷，第6期，1997年6月，第L161-L163页)。