DE102014103518A1

DE102014103518A1 - Ein verfahren zum herstellen eines siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische siliziumkarbidvorrichtung, ein siliziumkarbidsubstrat und eine elektrische siliziumkarbidvorrichtung

Info

Publication number: DE102014103518A1
Application number: DE102014103518.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Hecht; Tobias Höchbauer; Roland Rupp; Hans-Joachim Schulze
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-09-18
Also published as: CN104051242B; CN104051242A; US11721547B2; US20140264374A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung beinhaltet das Bereitstellen eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche enthält, und Abscheiden einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche. Weiterhin beinhaltet das Verfahren das Implantieren von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik, um eine Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden. Weiterhin umfasst das Verfahren das Bonden eines Akzeptorwafers auf die Epitaxieschicht, so dass die Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem Akzeptorwafer angeordnet ist. Weiterhin wird die Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone geteilt, so dass ein durch den Akzeptorwafer dargestelltes Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke erhalten wird.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Ausführungsformen betreffen Siliziumkarbidvorrichtungen und Siliziumkarbidherstellungsprozesse und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, ein Siliziumkarbidsubstrat und eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Kristallstruktur von Siliziumkarbidmaterialien kann durch eine Sequenz aus Silizium-Kohlenstoff-(Si-C)Doppelschichten in der Richtung der kristallographischen c-Achse erläutert werden. Folglich umfasst jeder senkrecht zur c-Achse gesägte SiC-Substratwafer eine Siliziumfläche/Siliziumkristallfläche (0001) und eine Kohlenstofffläche/Kohlenstoffkristallfläche (000-1). Die für Vorrichtungen erforderliche aktive Schicht (die Driftschicht) wird üblicherweise epitaxial auf einem Siliziumkarbidsubstratwafer abgeschieden. In diesem Zusammenhang können Dicke und Dotierung auf spätere Vorrichtungseigenschaften eingestellt werden. Siliziumkarbidvorrichtungen (z.B. Schalter oder Dioden) werden hauptsächlich auf der Siliziumkristallfläche hergestellt, da die Dotierungssteuerung (z.B. die Stickstoffdotierung während der Epitaxie) an dieser Seite aufgrund des sogenannten Site-Competition (Stellenwettkampf) möglicherweise besser gesteuert werden kann. Ein Stickstoffeinbaukoeffizient und auf diese Weise die Dotierkonzentration können während der SiC-Abscheidung durch das Silizium-Kohlenstoff-Verhältnis in der Gasphase in einem großen Bereich eingestellt werden. Eine Hintergrunddotierung von weniger als 1·10¹⁵ cm^–3 kann auf diese Weise in einer standardmäßigen SiC-Epitaxieanlage ohne großen Aufwand erreicht werden, falls die Abscheidung auf der Siliziumkristallfläche erfolgt. Eine Epitaxie auf der Kohlenstoffkristallfläche des Siliziumkarbids zeigt jedoch einen ungefähr zehn Mal höheren Stickstoffeinbau mit keiner oder nur einer niedrigen Abhängigkeit von dem Kohlenstoff-Silizium-Verhältnis, so dass ein angestrebtes Erreichen einer Dotierkonzentration unter 1·10¹⁶ cm^–3 nur mit großem Aufwand (z.B. sehr niedrigem Prozessdruck und/oder hoher Prozesstemperatur) möglich oder sogar unmöglich ist.
Vorrichtungen jedoch, die auf der C-Fläche hergestellt werden, gestatten (z.B. für einen seitlichen SiC-MOSFET, Siliziumkarbid-Metalloxidhalbleiter-Feldefekttransistor), dass im Vergleich zu einem Siliziumkristallflächen-SiC-MOSFET eine höhere Kanalmobilität erreicht wird.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es besteht eine Nachfrage nach dem Bereitstellen eines Konzepts für ein verbessertes Konzept für ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, ein Siliziumkarbidsubstrat und eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung.
Eine derartige Nachfrage kann durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Siliziumkarbidsubstrat nach Anspruch 20 befriedigt werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst. Weiterhin umfasst das Verfahren das Abscheiden einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers und Implantieren von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik, um eine Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implentiert werden. Außerdem umfasst das Verfahren das Bonden eines Akzeptorwafers auf die Epitaxieschicht, so dass die Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem Akzeptorwafer angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Verfahren das Teilen der Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone, so dass ein durch den Akzeptorwafer dargestelltes Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke erhalten wird.
Ausführungsformen können auf der Erkenntnis basieren, dass ein Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit einer Kohlenstoffkristallfläche für das Herstellen einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung verfügbar gemacht werden kann durch Anwendung eines Hochenergieionenschneidverfahrens auf eine auf der Silziumfläche eines Siliziumkarbidwafers aufgewachsene Epitaxieschicht und durch Bonden mit der Siliziumkristallfläche der Epitaxieschicht mit einem anderen Wafer. Auf diese Weise kann ein Siliziumkarbidsubstrat mit einer exponierten Kohlenstoffkristallfläche einer Epitaxieschicht erhalten werden, wenngleich die Epitaxieschicht auf einer Siliziumkristallfläche eines Siliziumkarbidwafers abgeschieden wurde. Ein derartiges Siliziumkarbidsubstrat kann das Herstellen von elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche einer Epitaxieschicht gestatten, so dass die Kanalmobilität einer derartigen Vorrichtung (z.B. SiC-MOSFET, Siliziumkarbid-Metalloxidhalbleiter-Feldefekttransistor) signifikant vergrößert werden kann. Weiterhin kann ein Siliziumkarbidsubstrat, das eine Kohlenstoffkristallfläche auf einer Epitaxieschicht mit niedriger Dotierdichte (z.B. unter 1·10¹⁶ cm^–3) bereitstellt, für die Herstellung einer Vorrichtung bereitgestellt werden. Auf der Basis solcher Siliziumkarbidsubstrate können beispielsweise elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen mit einer Sperrspannung über 500 V realisiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Teilen der Epitaxieschicht durch Erhitzen der Epitaxieschicht auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1300°C. Bei solchen Temperaturen kann sich die Epitaxieschicht aufgrund der zusammenwachsenden Wasserstoffgasblasen automatisch entlang der Implantierungszone teilen.
Einige Ausführungsformen umfassen weiterhin das Implantieren von Ionen in die verbleibende Epitaxieschicht auf dem Spender mit einer anderen oder der gleichen vordefinierten Energiecharakteristik, um eine andere Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der verbleibenden Epitaxieschicht entsprechend einer anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht eines herzustellenden weiteren Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden. Außerdem kann das Verfahren das Bonden eines weiteren Akzeptorwafers auf die verbleibende Epitaxieschicht umfassen, so dass die verbleibende Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem weiteren Akzeptorwafer angeordnet ist, und Teilen der verbleibenden Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone, so dass ein weiteres Siliziumkarbidsubstrat, durch den weiteren Akzeptorwafer mit einer Epitaxieschicht mit den anderen oder den gleichen vorgesehenen Dicken dargestellt ist, erhalten wird. Auf diese Weise kann zu Beginn eine dicke Epitaxieschicht abgeschieden werden. Diese dicke Epitaxieschicht kann zum Herstellen von zwei oder mehr Siliziumkarbidsubstraten verwendet werden. Deshalb reicht möglicherweise nur eine Abscheidung einer Epitaxieschicht aus, um mehrere Siliziumkarbidsubstrate herzustellen. Außerdem kann ein Oberflächenkonditionierungszwischenschritt (z.B. CMP) zwischen zwei Transferschritten durchgeführt werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so abgeschieden werden, dass die Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte von weniger als 1·10¹⁶ cm^–3 umfasst. Auf der Basis eines derartigen Siliziumkarbidsubstrats können Vorrichtungen mit hoher Kanalmobilität und hohen Sperrspannungen realisiert werden.
Weitere Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung, umfassend Bereitstellen oder Herstellen eines gemäß dem oben beschriebenen Konzept hergestellten Siliziumkarbidsubstrats und Herstellen der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht des Siliziumkarbidsubstrats. Auf diese Weise können elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen mit hoher Kanalmobilität erhalten werden.
Andere Ausführungsformen betreffen ein Siliziumkarbidsubstrat, umfassend einen Trägerwafer, der ein Wolframwafer, ein polykristalliner Siliziumkarbidwafer oder ein mit Siliziumkarbid beschichteter Graphitwafer ist. Weiterhin umfasst das Siliziumkarbidsubstrat eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die an dem Trägerwafer angebracht ist und eine Kohlenstoffkristallfläche gegenüber dem Trägerwafer umfasst, so dass eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht hergestellt werden kann.
Weitere Ausführungsformen betreffen elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen, umfassend einen Trägerwafer, eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtungsstruktur. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht ist an den Trägerwafer angebracht und umfasst eine dem Trägerwafer zugewandte Kohlenstoffkristallfläche und eine Siliziumkristallfläche gegenüber dem Trägerwafer. Weiterhin wird die elektrische Siliziumkarbidvorrichtungsstruktur auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht hergestellt. Eine derartige elektronische Siliziumkarbidvorrichtung kann eine hohe Kanalmobilität umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige Ausführungsformen von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden unten lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats;
2A eine schematische Darstellung einer auf einem Siliziumkarbid-Spenderwafer abgeschiedenen Siliziumkarbid-Epitaxieschicht;
2B eine schematische Darstellung einer Implantierung von Ionen;
2C eine schematische Darstellung eines an die Epitaxieschicht gebondeten Akzeptorwafers;
2D eine schematische Darstellung einer geteilten Epitaxieschicht;
2E eine schematische Darstellung eines Siliziumkarbid-Spenderwafers mit verbleibender Epitaxieschicht und einem hergestellten Siliziumkarbidsubstrat;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats;
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung;
5 eine schematische Darstellung eines Siliziumkarbidsubstrats und
6 eine schematische Darstellung einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. In den Figuren können die Dicken von Linien, Schichten und/oder Gebieten der Übersichtlichkeit halber übertrieben sein.
Während Ausführungsbeispiele zu verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen in der Lage sind, werden dementsprechend Ausführungsformen davon in den Figuren beispielhaft gezeigt und werden hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass keine Absicht vorliegt, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu beschränken, sondern im Gegenteil sollen Ausführungsbeispiele alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen. In der Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Zahlen durchweg auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorliegen können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, liegen keine dazwischenliegenden Elemente vor. Andere Wörter, die zum Beschreiben der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten auf ähnliche Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „bei“ gegenüber „direkt bei“ usw.).
Die hierin verwendete Terminologie dient dem Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich weiterhin, dass die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „enthält“ und/oder „enthaltend“, wenn sie hierin verwendet werden, das Vorliegen erwähnter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, das Vorliegen oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.
Sofern nicht etwas anderes definiert ist, besitzen alle Ausdrücke (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke), die hierin verwendet werden, die gleiche Bedeutung, wie sie üblicherweise von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören. Es ist weiter zu verstehen, dass Ausdrücke, z.B. jene in üblicherweise verwendeten Wörterbüchern definierte, so ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung besitzen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der relevanten Technik übereinstimmt, und werden nicht in einem idealisierten oder übermäßig förmlichen Sinne ausgelegt, sofern nicht hier ausdrücklich etwas anderes definiert ist.
Siliziumkarbid (SiC) tritt in vielen verschiedenen Kristallstrukturen auf, auch Polytypen benannt. Trotz der Tatsache, dass ideale Siliziumkarbid-Polytypen chemisch 50% Kohlenstoffatome mit 50% Siliziumatomen umfassen, umfasst jeder Siliziumkarbid-Polytyp andere elektrische Eigenschaften. Wenngleich es eine große Vielzahl an Polytypen gibt, sind die üblichsten Polytypen für die Elektronik das kubische 3C-SiC, das hexagonale 4H-SiC und 6H-SiC, sowie rhombohedrisches 15R-SiC, als Beispiel. Diese Polytypen können durch die Stapelsequenz der reziproken Schichten der Siliziumkarbidstruktur gekennzeichnet werden.
Für kubische Kristalle, drei Miller-Indizes, hkl, werden zum Beschreiben der Richtungen und Ebenen im Kristall benutzt. Dies sind ganze Zahlen mit dem gleichen Verhältnis wie die Kehrwerte der Abschnitte mit X-, Y- bzw. Z-Achse. Bei hexagonalen Strukturen können vier Hauptachsen verwendet werden (a1, a2, a3 und c). Möglicherweise sind jedoch nur drei erforderlich, um eine Ebene oder eine Richtung eindeutig zu identifizieren. Die drei a-Vektoren mit 120°-Winkeln zwischen sich können sich alle in der enggepackten Ebene, als c-Ebene bezeichnet, befinden, während die c-Achse senkrecht zu dieser Ebene verläuft.
Auf diese Weise kann die Kristallstruktur von Siliziumkarbidkristallen durch eine Sequenz von Silizium-Kohlenstoff-Doppelschichten in der Richtung der kristallographischen c-Achse erklärt werden. Folglich umfasst jeder senkrecht zur c-Achse gesägte Siliziumkarbidwafer eine Siliziumkristallfläche mit Miller-Indizes 0001, was bedeutet, dass die letzte Schicht im Grunde eine Schicht aus Siliziumatomen (ein großer Teil von Siliziumatomen baut sich an der Oberfläche auf dieser Seite des Wafers auf) und einer Kohlenstoffkristallfläche mit Miller-Indizes 000-1 ist, was bedeutet, dass im Grunde eine Schicht aus Kohlenstoffatomen die Oberfläche aufbaut (z.B. baut ein großer Teil von Kohlenstoffatomen die Oberfläche dieser Seite des Wafers auf).
Es werden jedoch Siliziumkarbidwafer oftmals mit einer geringen Neigung zu einer Kristallebene gesägt, die senkrecht zur c-Achse verläuft. Auf diese Weise kann die Dotierungssteuerung an der Siliziumkristallfläche signifikant besser sein. Beispielsweise kann eine Neigung zwischen der Oberfläche des Wafers und einer Kristallebene senkrecht zur c-Achse des Siliziumkarbidkristalls von weniger als 10° (z.B. zwischen 2° und 8°) vorliegen. Jedoch umfassen auch derartige, mit einer geringfügigen Neigung gesägte Wafer eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche, da auf einer Seite die Siliziumatome den großen Teil (z.B. mehr als 70%, mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 97% der Atome an der Oberfläche) von Atomen, die die Oberfläche auf dieser Seite aufbauen, darstellen und an der gegenüberliegenden Seite die Kohlenstoffatome den großen Teil (z.B. mehr als 70%, mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 97% der Atome an der Oberfläche) der Atome darstellen, die die Oberfläche des Wafers auf dieser Seite aufbauen.
Mit anderen Worten kann eine Kohlenstoffkristallfläche (C-Fläche, Kohlenstoffstelle) eines Siliziumkarbidwafers eine Oberfläche des Siliziumkarbidwafers sein, die einer 000-1-Ebene eines Siliziumkarbidkristalls mit einer geringfügigen Neigung von weniger als 10° (oder weniger als 8°, 5° oder 2°) zu einer Kristallebene entspricht, die senkrecht zur c-Achse des Siliziumkarbidkristalls verläuft. Folglich kann eine Siliziumkristallfläche (Si-Fläche, Siliziumstelle) eine Oberfläche des Siliziumkarbidwafers sein, die einer 0001-Ebene eines Siliziumkarbidkristalls mit einer geringfügigen Neigung von weniger als 10° (oder 8°, 5° oder 2°) zu einer Ebene entspricht, die senkrecht zur c-Achse des Siliziumkarbidkristalls verläuft. Jedoch kann auch ein Siliziumkarbidwafer ohne Neigung (Ebenen des Wafers verlaufen senkrecht zur c-Achse) verwendet werden.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 100 umfasst Bereitstellen 110 eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst und Abscheiden 120 einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers. Weiterhin umfasst das Verfahren 100 Implantieren 130 von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik, um eine Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden. Weiterhin umfasst das Verfahren 100 Bonden 140 eines Akzeptorwafers auf die Epitaxieschicht, so dass die Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem Akzeptorwafer angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Verfahren 100 Teilen 150 der Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone, so dass ein Siliziumkarbidsubstrat, das durch den Akzeptorwafer dargestellt wird, das eine Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke trägt, erhalten wird, so dass die Kohlenstoffkristallfläche als eine neue Fläche exponiert ist (z.B. direkt oder nach einem Oberflächenbehandlungprozess, z.B. CMP, chemisch-mechanisches Polieren).
Auf diese Weise kann ein Siliziumkarbidsubstrat umfassend eine Epitaxieschicht mit einer Kohlenstoffkristallfläche zum Herstellen einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung (z.B. eines Schalters, einer Diode oder eines MOSFET) bereitgestellt werden. Dies kann das Herstellen von Siliziumkarbidvorrichtungen mit signifikant höherer Kanalmobilität gestatten, was den Einschaltwiderstand solcher Vorrichtungen signifikant reduzieren kann. Weiterhin kann ein Siliziumkarbidsubstrat mit der verfügbaren Kohlenstoffkristallfläche und mit Dotierkonzentrationen einer auf einer Siliziumkristallfläche abgeschiedenen Epitaxieschicht bereitgestellt werden. Auf diese Weise können signifikant niedrigere Dotierkonzentrationen oder Dotierdichten erreicht werden (z.B. weniger als 1·10¹⁶ cm^–3 oder weniger als 1·10¹⁵ cm^–3 können erreicht werden). Deshalb können elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen mit hohen Sperrspannungen (z.B. 600 V bis 1700 V) auf solchen Siliziumkarbidsubstraten realisiert werden. Außerdem kann die Defektdichte signifikant reduziert werden, da einige Epitaxiedefekte mit höherer Konzentration an der Siliziumkristallfläche auftreten, wohingegen sie an der Kohlenstoffkristallfläche nicht oder weniger auftreten (z.B. das “Step Bunching”, d.h. das Ausbilden von Stufen an der Oberfläche der Epitaxieschicht).
Der Spenderwafer ist ein Siliziumkarbidwafer und kann eine Keimoberfläche für die Abscheidung 120 der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht bereitstellen, als Beispiel. Er wird als Spenderwafer bezeichnet, weil er mindestens teilweise die abgeschiedene Siliziumkarbid-Epitaxieschicht während der Herstellung des Siliziumkarbidsubstrats an den Akzeptorwafer spendet. Analog wird der Akzeptorwafer als ein Akzeptorwafer bezeichnet, da er auf die Epitaxieschicht gebondet 140 ist und die Epitaxieschicht nach dem Teilen 150 der Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone mindestens teilweise akzeptiert.
Der Siliziumkarbid-Spenderwafer umfasst eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche, wie oben erwähnt. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht wird so auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers abgeschieden, dass die Dotierkonzentration in einem großen Bereich variiert werden kann. Folglich endet die Abscheidung der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit einer Siliziumkristallfläche.
Ionisierte Wasserstoffatome oder ionisierte Wasserstoffmoleküle können als Ionenimplantierungspezies verwendet werden. Neben Wasserstoffionen können ein oder mehrere andere ionisierte Edelgase wie etwa beispielsweise Helium die Ionenimplantierungsspezies bilden. Zudem kann als Ionenimplantierungsspezies eine Kombination aus Wasserstoffionen und einer ionisierten Edelgasspezies gewählt werden. Im letzteren Fall einer Co-Implantierung können die verschiedenen Ionenimplantierungsspezies individuell implantiert werden, z.B. zuerst die Wasserstoffionenimplantierung, gefolgt von der Edelgasionenimplantierung. Außerdem kann eine niedrig dosierte Vorimplantierung eines Vorläufers wie etwa Bor zu der Implantierungssequenz hinzugefügt werden.
Weiterhin werden die Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik implantiert. Die Energie eines Ions hängt von der Geschwindigkeit und/oder Masse des Ions ab, wenn das Ion mit der Oberfläche der Epitaxieschicht kollidiert, und bestimmt auf diese Weise die mittlere Tiefe, bei der das Ion stoppt. Die vordefinierte Energiecharakteristik kann eine mittlere Energie und/oder eine Energieverteilung der zu implantierenden Ionen bestimmen. Die mittlere Tiefe der Ionen innerhalb der Epitaxieschicht kann aus der mittleren Energie der Ionen resultieren und definiert auf diese Weise die mittlere Tiefe der Implantierungszone. Weiterhin kann die Energieableitung oder -variation der Ionen um die mittlere Energie herum die vertikale Erstreckung der Implantierungszone bestimmen oder festlegen, z.B. die Dicke der Implantierungszone. Eine energiearme Variation kann zu einer kleinen Implantierungszone führen und umgekehrt. Im Fall einer Ionenimplantierungssequenz mit anderen Ionenimplantierungsspezies kann die Energiecharakteristik für jede Ionenimplantierungsspezies verschieden sein. Implantierungsdosen können zwischen 1 × 10¹⁵ und 1,5 × 10¹⁷ cm^–2 liegen.
Die Energiecharakteristik kann so vordefiniert werden, dass die Implantierungszone einen Abstand zu der Oberfläche der Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke der Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats aufweist. Die vorgesehene Dicke kann in einem breiten Bereich variiert werden und kann beispielsweise gemäß Anforderungen einer später auf dem Siliziumkarbidsubstrat herzustellenden elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung gewählt werden.
Beispielsweise kann die vordefinierte Energiecharakteristik optional so gewählt werden, dass die vorgesehene Dicke der Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats größer oder gleich einer vorgesehenen Driftschicht einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung ist.
Die Epitaxieschicht wird entlang der Implantierungszone geteilt 150. Dies kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Beispielsweise wird die Epitaxieschicht auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1300°C (oder zwischen 700°C und 1200°C oder zwischen 900°C und 1000°C) erhitzt, so dass die Epitaxieschicht aufgrund von innerhalb der Implantierungszone zusammenwachsenden Wasserstoffgasblasen aufbricht. Falls andere Ionen als Wasserstoff implantiert werden, können Wasserstoffatome zusätzlich nach dem Implantierungsschritt eindiffundiert werden, um den Teilungsprozess zu verstärken.
Alternativ können externe Kräfte auf den Spenderwafer und den Akzeptorwafer ausgeübt werden, so dass die Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone aufbricht, da die Kristallbindungen in der Implantierungszone durch die implantierten Ionen geschwächt sein können.
Das Auftrennen der Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone führt zu zwei getrennten Wafern. Der erste getrennte Wafer umfasst den Siliziumkarbid-Spenderwafer und die verbleibende Epitaxieschicht, während der zweite getrennte Wafer den Akzeptorwafer und die Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke umfasst. Der Akzeptorwafer mit der angebrachten Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke stellt das herzustellende Siliziumkarbidsubstrat dar.
Mit anderen Worten kann die Epitaxieschicht so geteilt werden, dass die Epitaxieschicht des Siliziumkarbidsubstrats mit der vorgesehenen Dicke eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst, die beispielsweise für eine Herstellung einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung zugänglich ist.
2A bis 2E zeigen eine schematische Darstellung der Herstellung eines Siliziumkarbidsubstrats. 2A zeigt einen Siliziumkarbid-Spenderwafer 210, der eine Siliziumkristallfläche 212 und eine Kohlenstoffkristallfläche 214 umfasst. Weiterhin wird eine abgeschiedene Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 220 auf der Siliziumkristallfläche 212 des Spenderwafers 210 gezeigt. Da die Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Siliziumkarbid-Spenderwafers abgeschieden ist, endet auch die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit einer Siliziumkristallfläche 222. Weiterhin zeigt 2B das Implantieren von Ionen 230, die eine Implantierungszone 240 innerhalb der Epitaxieschicht 220 ausbilden. 2C zeigt einen auf die Epitaxieschicht 220 gebondeten Akzeptorwafer 250. Der Akzeptorwafer 250 kann auch als Trägerwafer bezeichnet werden. Der Akzeptorwafer 250 ist entlang einer Bondgrenzebene 252 an die Epitaxieschicht 220 gebondet. Danach wird die Epitaxieschicht 220 entlang der Implantierungszone 240 geteilt, die in 2D gezeigt ist. Die Epitaxieschicht 260 mit der vorgesehenen Dicke kann eine Driftschicht einer später auf dieser Epitaxieschicht herzustellenden Siliziumkarbidvorrichtung bilden. Die Epitaxieschicht 260 exponiert eine Kohlenstoffkristallfläche, und die verbleibende Epitaxieschicht 270 exponiert eine Siliziumkristallfläche. Schließlich zeigt 2E den getrennten Akzeptorwafer (oder Trägerwafer) 250 mit der Epitaxieschicht 260 mit der vorgesehenen Dicke und dem Spenderwafer 210 mit der verbleibenden Epitaxieschicht 270.
Der Akzeptorwafer kann ein beliebiges Material umfassen oder daraus bestehen, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe bei SiC aufweist (z.B. innerhalb eines Bereichs von +/–30%, 20%, 10% oder 5% des Wärmeausdehnungskoeffizienten von SiC), das an eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht gebondet oder daran angebracht werden kann. Beispielsweise kann der Akzeptorwafer ein Wolframwafer, ein polykristalliner Siliziumkarbidwafer oder ein mit Siliziumkarbid beschichteter Graphitwafer sein. Ein Wolframwafer kann mehr als 50% (oder mehr als 70% oder mehr als 90%) Wolfram umfassen oder aus Wolfram bestehen (unter Vernachlässigung von Verunreinigungen), ein polykristalliner Siliziumkarbidwafer kann mehr als 50% (oder mehr als 70% oder mehr als 90%) polykristalines Siliziumkarbid umfassen oder aus polykristallinem Siliziumkarbid bestehen (unter Vernachlässigung von Verunreinigungen), und ein Graphitwafer kann mehr als 50% (oder mehr als 70% oder mehr als 90%) Graphit umfassen oder aus Graphit bestehen (unter Vernachlässigung von Verunreinigungen). Da der Akzeptorwafer nicht notwendigerweise ein Wafer mit Eigenschaften für die Abscheidung einer Epitaxieschicht ist (wie dies der Spenderwafer ist), kann das Material des Akzeptorwafers so ausgewählt werden, dass die Materialkosten reduziert werden können oder ein Material mit gewünschten oder erforderlichen Eigenschaften für eine auf dem Siliziumkarbidsubstrat herzustellende elektrische Siliziumkarbidvorrichtung gewählt werden kann.
Mit anderen Worten zeigt 2A eine Siliziumkristallflächen-Epitaxie, 2B eine Hochenergieprotonenimplantierung, 2C ein Waferbonden, 2D einen Ausheil- und Driftschichttransfer und 2E eine weitere Bearbeitung und eine mögliche Rückgewinnung des Siliziumkarbid-Spenderwafers, als Beispiel. Die 2A bis 2E zeigen eine Epitaxieschicht mit einer C-Flächen-Oberfläche für eine Siliziumkarbidvorrichtung durch Hochenergieimplantierung und Ionenschnitt, als Beispiel.
Das herzustellende Siliziumkarbidsubstrat wird durch Teilen der Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone erhalten, so dass der Siliziumkarbid-Spenderwafer mit der verbleibenden Epitaxieschicht möglicherweise immer noch zur Verfügung steht. Deshalb können optional oder zusätzlich ein oder mehrere Siliziumkarbidsubstrate hergestellt werden, indem die verbleibende Epitaxieschicht auf dem Spenderwafer ohne Abscheidung von weiterem epitaxialem Siliziumkarbid verwendet wird. Ein Oberflächenkonditionierungsschritt (z.B. CMP) könnte erfolgen, um eine für die weiteren Bearbeitungsschritte erforderliche Oberflächenqualität sicherzustellen. Beispielsweise können weitere Ionen in die verbleibende Epitaxieschicht auf dem Spenderwafer mit einer anderen oder der gleichen vordefinierten Energiecharakteristik ausgebildet werden, wodurch eine andere Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht ausgebildet wird, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der verbleibenden Epitaxieschicht entsprechend einer anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht eines herzustellenden weiteren Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden. Weiterhin kann ein anderer Akzeptorwafer auf die verbleibende Epitaxieschicht gebondet werden, so dass die verbleibende Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem weiteren Akzeptorwafer angeordnet ist. Die verbleibende Epitaxieschicht kann entlang der Implantierungszone geteilt werden, so dass ein durch den weiteren Akzeptorwafer dargestelltes weiteres Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke erhalten wird. Auf diese Weise kann der Spenderwafer mit der abgeschiedenen Epitaxieschicht mehrmals verwendet werden, um mehrere Siliziumkarbidsubstrate herzustellen, während möglicherweise nur eine zeitraubende und teure Abscheidung der Epitaxieschicht notwendig ist (mit einer Dicke, die das Mehrfache der vorgesehenen Dicke der Epitaxieschicht der herzustellenden Siliziumkarbidsubstrate beträgt).
Alternativ kann optional zumindest der Spenderwafer wiederverwendet werden. Ein Oberflächenkonditionierungsschritt (z.B. CMP) könnte erfolgen, um eine für die weiteren Bearbeitungsschritte erforderliche Oberflächenqualität sicherzustellen. Beispielsweise kann weiteres Siliziumkarbid epitaxial auf der verbleibenden Epitaxieschicht (oder auf dem Siliziumkarbid-Spenderwafer) abgeschieden werden, um die Dicke der verbleibenden Epitaxieschicht zu vergrößern. Weiterhin können Ionen mit einer anderen oder der gleichen vordefinierten Energiecharakteristik implantiert werden, um eine Implantierungszone innerhalb entweder der verbleibenden Epitaxieschicht oder der abgeschiedenen weiteren Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht oder der abgeschiedenen weiteren Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit vergrößerter Dicke entsprechend einer anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke eines herzustellenden weiteren Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden. Weiterhin kann ein weiterer Akzeptorwafer auf die abgeschiedene weitere Epitaxieschicht gebondet werden, so dass die abgeschiedene weitere Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem weiteren Akzeptorwafer angeordnet ist. Die verbleibende Epitaxieschicht oder die abgeschiedene weitere Siliziumkarbidschicht kann entlang der Implantierungszone geteilt werden, so dass ein durch den weiteren Akzeptorwafer dargestelltes weiteres Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke erhalten wird. Auf diese Weise kann der teure Spenderwafer mehrmals wiederverwendet werden. Falls weiteres Siliziumkarbid mit einer geeigneten Dicke auf dem Siliziumkarbid-Spenderwafer abgeschieden wird, kann dieser Spenderwafer beispielsweise für eine fast unbegrenzte Anzahl von Wafern verwendet werden.
Aufgrund der Abscheidung der Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers kann die Dotierstoffdichte oder die Dotierstoffkonzentration in einem großen Bereich variiert werden. Beispielsweise kann die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so abgeschieden werden, dass die Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte von weniger als 1·10¹⁶ cm^–3 oder weniger als 1·10¹⁵ cm^–3 umfasst, oder die Epitaxieschicht kann eine Dotierstoffdichte zwischen 1·10¹⁶ cm^–3 und 4·10¹⁵ cm^–3 umfassen. Deshalb kann eine große Vielzahl an elektrischen Siliziumkarbidvorrichtungen auf solchen Siliziumkarbidsubstraten realisierbar sein. Beispielsweise können elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen mit hoher Kanalmobilität von Elektronen und einer hohen Sperrspannung (z.B. 600 V bis 1700 V) realisiert werden.
Optional oder zusätzlich können weitere Implantierungen auf der Siliziumkristallfläche der Epitaxieschicht realisiert werden, bevor der Akzeptorwafer auf die Epitaxieschicht gebondet wird, um eine bezeichnete Dotierstoffverteilung der späteren Rückseite einer auf dem Siliziumkarbidsubstrat hergestellten Siliziumkarbidvorrichtung zu erzeugen. Mit anderen Worten kann optional, zusätzlich oder alternativ eine bezeichnete Dotierstoffverteilung innerhalb der Epitaxieschicht entsprechend einer erforderlichen Dotierstoffverteilung an einer Siliziumkristallfläche der Epitaxieschicht für eine auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats zu realisierende elektrische Siliziumkarbidvorrichtung implantiert werden. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Implantierung während einer späteren Herstellung einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung vermieden werden. Insbesondere ist es bei Siliziumkarbidvorrichtungen möglich, dass die bezeichnete Dotierstoffverteilung, die z.B. eine Emitterschicht oder/und eine Feldstoppschicht darstellen kann, sich während der nachfolgenden Hochtemperaturschritte aufgrund der kleinen Diffusionskoeffizienten von dotierenden Atomen in Siliziumkarbid nicht signifikant ändert.
Optional oder zusätzlich kann das Verfahren zum Herstellen weiterhin einen oder mehrere Schritte der Oberflächenbehandlung (z.B. Polieren oder Reinigen) umfassen.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, das das Bereitstellen eines Siliziumkarbid-Spenderwafers umfasst, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst. Die Siliziumkristallfläche wird durch eine Oberfläche einer Epitaxieschicht des Siliziumkarbid-Spenderwafers gebildet. Weiterhin umfasst das Verfahren die Verwendung eines Hochenergieionenschneidverfahrens zum Teilen der Epitaxieschicht entlang einer Implantierungszone, so dass ein durch einen an die Epitaxieschicht des Siliziumkarbid-Spenderwafers gebondeten Akzeptorwafer und eine Epitaxieschicht mit einer vorgesehenen Dicke dargestelltes Siliziumkarbidsubstrat erhalten wird.
Weiterhin kann das Verfahren ein oder mehrere zusätzliche, optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehrere Aspekte des oben beschriebenen Konzepts realisieren.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 300 umfasst Bereitstellen 310 eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst und Abscheiden 320 einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers, so dass die Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte von unter 1·10¹⁶ cm^–3 umfasst. Weiterhin umfasst das Verfahren 300 das Implantieren 330 von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik, um eine Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden. Weiterhin umfasst das Verfahren 300 das Bonden 340 eines Akzeptorwafers auf die Epitaxieschicht, so dass die Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem Akzeptorwafer angeordnet ist. Die Epitaxieschicht wird entlang der Implementierungszone durch Erhitzen der Epitaxieschicht auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1300°C (oder zwischen 700°C und 1200°C) geteilt, so dass ein durch den Akzeptorwafer mit einer Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke dargestelltes Siliziumkarbidsubstrat erhalten wird.
Weiterhin kann das Verfahren 300 ein oder mehrere zusätzliche, optionale Merkmale umfassen, die einen oder mehrere Aspekte des oben beschriebenen Konzepts realisieren (z.B. in Verbindung mit 1 und 2).
Auf der Basis eines gemäß dem beschriebenen Konzept oder einer der beschriebenen Ausführungsformen hergestellten Siliziumkarbidsubstrats können eine oder mehrere elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht des Siliziumkarbidsubstrats hergestellt werden. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 400 umfasst das Herstellen 110, 120, 130, 140, 150 eines Siliziumkarbidsubstrats gemäß dem Konzept oder gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Alternativ wird ein derartiges Siliziumkarbidsubstrat bereitgestellt. Weiterhin umfasst das Verfahren 400 das Herstellen 460 der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht des Siliziumkarbidsubstrats.
Auf diese Weise kann eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung mit hoher Kanalmobilität realisiert werden. Weiterhin kann eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung mit hoher Sperrspannung ermöglicht werden.
Die hergestellte elektrische Siliziumkarbidvorrichtung kann beispielsweise ein Schalter, eine Diode, ein Transistor, ein MOSFET oder eine mehrere elektrische Elemente umfassende elektrische Schaltung sein.
Die Herstellung der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung kann unter anderem das Implantieren aktiver Gebiete, das Erzeugen von Oxiden (z.B. Gateoxid, Intermetalloxid) und/oder das Abscheiden von Gates, Kontakten, Metallleitungen oder Vias, als Beispiel, umfassen. Eine rückseitige Metallisierung oder ähnliche Prozesse oder Strukturen auf der Rückseite der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung können später realisiert werden.
Weiterhin kann das Verfahren 400 ein oder mehrere zusätzliche, optionale Merkmale umfassen, die eine oder mehrere Aspekte des Konzepts oder eine der oben beschriebenen Ausführungsformen (z.B. 1 bis 3) realisieren.
Beispielsweise kann die hergestellte elektrische Siliziumkarbidvorrichtung eine Sperrspannung über 500 V (oder über 600 V, über 1000 V, über 1500 V, über 1700 V oder über 2000 V oder zwischen 600 V und 1700 V) umfassen. Mit anderen Worten kann die Epitaxieschicht so abgeschieden werden, dass eine Epitaxieschicht mit einer vordefinierten Dotierstoffdichte erhalten wird, was zur Möglichkeit führt, eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung mit hoher Sperrspannung herzustellen.
Einige elektrische Siliziumkarbidvorrichtungen erfordern möglicherweise eine rückseitige Metallisierung zum Kontaktieren der Vorrichtung. Je nach dem Material des Akzeptorwafers kann die Rückseite des Akzeptorwafers für einen derartigen Kontakt verwendet werden. Zu diesem Zweck kann eine leitende Bondschicht zwischen dem Akzeptorwafer und der Epitaxieschicht angeordnet werden (z.B. durch reaktives Metall-Silizid-Bonden). Jedoch kann der Akzeptorwafer auch von der Epitaxieschicht entfernt werden, um zu der Rückseite (Siliziumkristallfläche) der Epitaxieschicht Zugang zu erhalten. Mit anderen Worten kann das Verfahren 400 weiterhin das Anbringen des Siliziumkarbidsubstrats mit der hergestellten elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung an einem der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung zugewandten Trägerwafer und das Entfernen des Akzeptorwafers von der die an den Trägerwafer angebrachte elektrische Siliziumkarbidvorrichtung umfassenden Epitaxieschicht umfassen. Der Akzeptorwafer kann für weitere Siliziumkarbidsubstrate wiederverwendet werden. Der Zugang zu der Siliziumkristallfläche der Epitaxieschicht kann ausreichend sein, um den erforderlichen rückseitigen Kontakt zu realisieren.
Der Trägerwafer kann an einen Isolator (z.B. Siliziumdioxid) oder eine Passivierung (z.B. Siliziumnitrid) auf einer oder mehreren Metallschichten angebracht werden, die die Verdrahtung der Siliziumkarbidvorrichtung realisieren, so dass der Akzeptorwafer elektrisch von der elektrische Siliziumkarbidvorrichtung isoliert sein kann. Alternativ oder optional kann der Trägerwafer eine Verbindung zu einem oder mehreren Kontaktbereichen (z.B. Pads) der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung herstellen.
Optional oder zusätzlich kann eine Metallschicht auf der Rückseite der Epitaxieschicht realisiert werden. Mit anderen Worten kann das Verfahren 400 weiterhin das Herstellen einer rückseitigen Metallschicht auf der Rückseite der die elektrische Siliziumkarbidvorrichtung umfassenden Epitaxieschicht umfassen. Auf diese Weise kann ein Metallkontakt auf der Seite der Epitaxieschicht gegenüber (an der abgewandten Seite angeordnet) der hergestellten elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung realisiert werden.
Optional oder zusätzlich kann die Rückseite der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung nach der Herstellung des rückseitigen Metallkontakts oder der rückseitigen Schicht an einem elektrisch leitenden Wafer angebracht werden, und der Trägerwafer kann entfernt werden. Auf diese Weise kann ein zuverlässiger rückseitiger Kontakt realisiert werden, und die Vorderseite ist zum Verbinden einer oder mehrerer Eingangs- und/oder Ausgangsstrukturen (z.B. Pads) der elektrischen Siliziumkarbid verfügbar.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Siliziumkarbidsubstrats 500 gemäß einer Ausführungsform. Das Siliziumkarbidsubstrat 500 umfasst einen Trägerwafer 510, der ein Wolframwafer, ein polykristalliner Siliziumwafer oder ein mit Siliziumkarbid beschichteter Graphitwafer ist. Weiterhin umfasst das Siliziumkarbidsubstrat 500 eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 520, die an dem Trägerwafer 510 angebracht ist und eine Kohlenstoffkristallfläche 530 gegenüber (an der entfernten Seite angeordnet) des Trägerwafers umfasst, so dass eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche 530 der Epitaxieschicht 520 herstellbar ist oder hergestellt werden kann.
Das Siliziumkarbidsubstrat 500 kann zusätzliche, optionale Merkmale entsprechend einem oder mehreren Aspekten des Konzepts oder einer oder mehrerer oben beschriebener Ausführungsformen umfassen.
Weiterhin zeigt 6 eine schematische Darstellung einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung 600 gemäß einer Ausführungsform. Die elektrische Siliziumkarbidvorrichtung 600 umfasst einen Trägerwafer 610, eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 620 und eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtungsstruktur 630. Die Siliziumkarbidepitaxieschicht 620 ist an dem Trägerwafer angebracht und umfasst eine den Trägerwafern 610 zugewandte Kohlenstoffkristallfläche 622 und eine Siliziumkristallfläche 624 gegenüber (auf der entgegengesetzten Seite angeordnet) dem Trägerwafer 610. Die elektrische Siliziumkarbidvorrichtungsstruktur 630 wird auf der Kohlenstoffkristallfläche 622 der Epitaxieschicht 620 hergestellt.
Auf diese Weise ist die Rückseite der Epitaxieschicht 620 beispielsweise für einen rückseitigen Kontakt zugänglich.
Die elektrische Siliziumkarbidvorrichtung 600 kann zusätzliche, optionale Merkmale entsprechend einem oder mehreren Aspekten des beschriebenen Konzepts oder einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen.
Einige Ausführungsformen betreffen eine Kohlenstoffseite einer SiC-Vorrichtung für einen umgekehrten Transfer einer Epitaxieschicht durch ein Ionenschneidverfahren mit Hochenergieionenimplantierung. Für die Herstellung von geeigneten seitlichen C-Fläche-SiC-MOSFETs mit einem Spannungbereich von 600V bis 1700V ist möglicherweise eine Siliziumkristallflächenepitaxie mit Dotierungen im Bereich von 1·10¹⁶ cm^–3 und 4·10¹⁵ cm^–3 erforderlich. Für höhere Sperrspannungen sind möglicherweise noch niedrigere Dotierungen erforderlich. Solche Kohlenstoffkristallflächen-Epitaxieschichten können durch das beschriebene Konzept hergestellt werden.
Im Vergleich zu auf einer Siliziumkristallfläche hergestellten SiC-Vorrichtungen führt die Herstellung solcher Vorrichtungen an der Kohlenstoffkristallfläche zu einer signifikant besseren Kanalmobilität und deshalb auch zu einem besseren Durchlassstromverhalten und weniger Einschaltwiderstand für einen seitlichen SiC-MOSFET, als Beispiel. Außerdem entstehen mehrere Oberflächenepitaxiedefekte an der Kohlenstoffkristallfläche mit geringerer Konzentration im Vergleich zu der Siliziumkristallfläche oder erscheinen überhaupt nicht (z.B. Step-Bunching, d.h. die Entstehung von Stufen an der Oberfläche der Epitaxieschicht).
Das vorgeschlagene Konzept verwendet eine Ionenschneidtechnologie in Verbindung mit Hochenergieionenimplantierungen und einem umgekehrten Transfer der an der Siliziumkristallfläche zuvor hergestellten SiC-Epitaxieschicht. In diesem Zusammenhang eine Epitaxieschicht mit gewünschter Dotierung und mit einer Dicke, die (geringfügig) größer ist als die für die Vorrichtung erforderliche Dicke, an der Siliziumkristallfläche eines Siliziumkarbidwafers hinzugefügt. Danach findet eine Hochenergieprotonenimplantierung statt, bei der die Ionenenergie und die resultierende Eindringtiefe der Implantierungsspezies in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (präzise oder im Grunde) auf die Dicke der gewünschten Driftschicht eingestellt wird. Danach wird der epitaxial bearbeitete und Ionen implantierte Wafer durch Waferbonden (z.B. reaktiv und/oder leitend durch eine Metallsilizidreaktionszone) auf einen Akzeptorwafer transferiert. Dieser Akzeptorwafer umfasst ein Material oder besteht daraus, das mit einer SiC-Technologie kompatibel ist (z.B. Wolfram, polykristallines Siliziumkarbid, mit Siliziumkarbid beschichteter Graphitwafer). Nach dem Bonden bei moderaten Bondtemperaturen (z.B. unter 700°C) kann das Sandwich aus Trägerwafer (Akzeptorwafer) und Siliziumkarbidwafer auf eine Temperatur zwischen 700°C und 1200°C erhitzt werden. In der Zwischenzeit erfolgt eine Ausbildung und ein Zusammenwachsen von stark komprimierten Wasserstoffgasblasen innerhalb der Ionenimplantierungszone, was schließlich einen Bruch der ganzen Epitaxieschicht entlang der Ionenimplantierungszone bewirkt. Auf diese Weise erfolgt ein Transfer der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf den Trägerwafer (Akzeptorwafer), wodurch ein effektives Umdrehen der Driftschicht (von oben nach unten) erzielt werden kann. Deshalb liegt die gewünschte Kohlenstoffkristallfläche während der folgenden Bearbeitung an der Oberfläche, ohne dass beispielsweise weitere Epitaxieprozesse erforderlich sind. Während des weiteren Verlaufs der Bearbeitung kann die Vorderseite der Vorrichtung (einschließlich Dotierungsimplantierung, Metallisierung und Bearbeitungsrandpassivierung) fertiggestellt werden. Danach kann der Akzeptorwafer entfernt werden (z.B. mechanisch, chemisch, durch Laserabheben, durch eine Wiedergewinnung des Akzeptorwafers). Das Anbringen eines Trägerwafers an der Vorderseite kann für mechanische Stabilisierung möglich sein, da die resultierende Dicke der entfernten Vorrichtungsstruktur für eine unabhängige Handhabung möglicherweise zu dünn ist. Die nächsten Schritte können das Aufbringen und das Ausheilen eines rückseitigen Metalls sein.
Alternativ kann der Akzeptorwafer für die weitere Bearbeitung behalten werden. Dies kann beispielsweise von Interesse sein, falls der Akzeptorwafer leitend mit der transferierten Schicht verbunden ist und eine gute Wärmeleitfähigkeit umfassen kann.
Der Spenderwafer, auf dem die Epitaxieschicht hergestellt wurde, kann ohne Materialverlust für weitere Prozesse zur Verfügung stehen, was zu einem hohen Potential für Kostenreduktionen führt.
Ein Aspekt des beschriebenen Konzepts ist die Bereitstellung eines SiC-basierten Substrats mit einer Dicke und einer Dotierung, auf eine Driftschicht von herzustellenden Vorrichtungen eingestellt. Dieses Substrat kann eine 000-1-Orientierung der zu bearbeitenden Oberfläche (Kohlenstoffkristallfläche) umfassen. Das Substrat kann durch ein Hochengergieionenschneidverfahren nach einem Epitaxieprozess an der Siliziumkristallfläche hergestellt werden.
Das teure SiC-Substrat kann immer wieder wiederverwendet werden, da seine ursprüngliche Dicke im Grunde gleichgehalten werden kann, so dass die Kosten signifikant reduziert werden können.
Beispielsweise ist es auch möglich, die Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche mit einer Dicke herzustellen, die dem Mehrfachen der gewünschten oder vorgesehenen Driftschichtdicke entspricht. Auf diese Weise kann die Epitaxieschicht mehrmals einem Ionenschneidprozess unterzogen werden und mehrere Driftschichten können zu verschiedenen Akzeptorwafern transferiert werden. Somit kann eine signifikante Reduktion von Kosten für den kostenintensiven Epitaxieprozess realisiert werden (lange Heiz- und Abkühlzeiten können vermieden werden).
Weiterhin kann optional eine Bearbeitung der Siliziumkristallfläche vor dem Transfer der Epitaxieschicht zu dem Akzeptorwafer mit dem Ziel erfolgen, die spätere Vorrichtungsrückseite spezifisch zu konfigurieren (z.B. mit einer insgesamten oder selektiven Ionenimplantierung für bessere Kontaktierung oder auch für das Implementieren von Emitterstrukturen).
Ausführungsformen können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der obigen Verfahren bereitstellen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Ein Fachmann würde ohne weiteres erkennen, dass Schritte von verschiedenen oben beschriebenen Verfahren durch programmierte Computer durchgeführt werden können. Hierbei sollen einige Ausführungsformen auch Programmspeichervorrichtungen abdecken, z.B. digitale Datenspeichermedien, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen. Die Programmspeichervorrichtungen können z.B. digitale Speicher, magnetische Speichermedien wie etwa Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare digitale Datenspeichermedien sein. Die Ausführungsformen sollen auch Computer abdecken, die so programmiert sind, dass sie die Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen, oder (feld-)programmierbare Logikarrays ((F)PLAs) oder (feld)-programmierbare Gatearrays ((F)PGAs), die programmiert sind, um die Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Die Beschreibung und Zeichnungen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der Erfindung. Es versteht sich somit, dass der Fachmann in der Lage ist, sich verschiedene Anordnungen auszudenken, die, wenngleich hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und innerhalb ihres Gedankens und Schutzbereichs enthalten sind. Weiterhin sind alle hier aufgeführten Beispiele im Grunde ausdrücklich nur für pädagogische Zwecke bestimmt, um den Leser beim Verständnis der Prinzipien der Erfindung und der durch den/die Erfinder beigetragenen Konzepte zu unterstützen, um die Technik voranzubringen, und sie so auszulegen, dass sie ohne Beschränkung auf diese spezifisch aufgeführten Beispiele und Bedingungen sind. Zudem sollen alle Feststellungen hierin, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung aufführen, sowie spezifische Beispiele davon Äquivalente davon umfassen.
Funktionsblöcke, die als „Mittel zum ...“ (Durchführen einer gewissen Funktion) bezeichnet sind, sollen als Funktionsblöcke verstanden werden, die eine Schaltungsanordnung umfassen, die zum jeweiligen Ausführen einer bestimmten Funktion ausgelegt ist. Somit kann ein „Mittel für etwas“ genauso gut als ein „Mittel, das für etwas ausgelegt oder geeignet ist“ verstanden werden. Ein Mittel, das für das Durchführen einer bestimmten Funktion ausgelegt ist, impliziert somit nicht, dass dieses Mittel notwendigerweise die Funktion (zu einem gegebenen Zeitpunkt) durchführt.
Funktion von verschiedenen, in den Figuren gezeigten Elementen, einschließlich etwaiger Funktionsblöcke, die als „Mittel“, „Mittel zum Liefern eines Sensorsignals“, „Mittel zum Generieren eines Sendesignals“ usw. bezeichnet sind, können durch die Verwendung spezieller Hardware bereitgestellt werden, wie etwa als „ein Signallieferant“, „eine Signalbearbeitungseinheit“, „ein Prozessor“, „ein Controller“ usw., sowie Hardware, die Software in Assoziation mit entsprechender Software ausführen kann. Zudem kann eine beliebige, hierin als „Mittel“ beschriebene Entität „einem oder mehreren Modulen“, „einer oder mehreren Vorrichtungen“, „einer oder mehreren Einheiten“ usw. entsprechen oder als diese implementiert werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor, können die Funktionen durch einen einzelnen speziellen Prozessor, durch einen einzelnen gemeinsamen Prozessor oder durch mehrere individuelle Prozessoren, von denen einige möglicherweise gemeinsam genutzt werden, bereitgestellt werden. Zudem sollte die explizite Verwendung des Ausdrucks „Prozessor” oder „Controller” nicht so ausgelegt werden, dass es sich ausschließlich auf Hardware bezieht, die Software ausführt, und kann implizit unter anderem eine Digitalsignalprozessorhardware (DSP-Hardware), einen Netzwerkprozessor, eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gatearray (FPGA), einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern von Software, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine nicht-flüchtige Speicherung beinhalten. Andere Hardware, konventionelle und/oder kundenspezifische, kann ebenfalls enthalten sein.
Der Fachmann versteht, dass alle Blockdiagramme hierin Konzeptionsansichten einer die Prinzipien der Erfindung verkörpernden veranschaulichenden Schaltungsanordnung darstellen. Analog versteht sich, dass alle Flussbilder, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocodes und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in einem computerlesbaren Medium dargestellt werden können und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ob ein derartiger Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist oder nicht gezeigt ist.
Zudem werden die vorliegenden Ansprüche hierdurch in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform für sich selber stehen kann. Wenngleich jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform für sich selber stehen kann, ist anzumerken, dass – wenngleich sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsformen ebenfalls eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs beinhalten können. Solche Kombinationen werden hierin vorgeschlagen, sofern nicht festgestellt ist, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin ist beabsichtigt, auch Merkmale eines Anspruchs zu irgendeinem anderen unabhängigen Anspruch selbst dann aufzunehmen, falls dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht worden ist.
Es ist weiter anzumerken, dass in der Patentschrift oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert werden können.
Weiterhin ist zu verstehen, dass die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen, die in der Patentschrift oder den Ansprüchen offenbart werden, nicht so ausgelegt werden kann, dass sie innerhalb der spezifischen Reihenfolge sind. Deshalb beschränkt die Offenbarung mehrerer Schritte oder Funktionen diese nicht auf eine spezifische Reihenfolge, sofern solche Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht vertauscht werden können. Zudem kann bei einigen Ausführungsformen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte enthalten oder in diese aufgeteilt werden. Solche Teilschritte können enthalten sein und Teil der Offenbarung dieses einzelnen Schritts sein, sofern nicht explizit ausgeschlossen.

Claims

Verfahren (100) zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen (110) eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst; Abscheiden (120) einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers; Implantieren (130) von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik, um eine Implantierungszone innerhalb der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auszubilden, wobei die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden; Bonden (140) eines Akzeptorwafers auf die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, so dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem Akzeptorwafer angeordnet ist; und Teilen (150) der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone, so dass ein durch den Akzeptorwafer dargestelltes Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Teilen (150) der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht das Erhitzen der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1300°C umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Akzeptorwafer ein Wolframwafer, ein polykristalliner Siliziumkarbidwafer oder ein mit Siliziumkarbid beschichteter Graphitwafer ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: Implantieren von Ionen in der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf dem Spenderwafer mit einer anderen oder der gleichen vordefinierten Energiecharakteristik, um eine andere Implantierungszone innerhalb der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entsprechend einer anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht eines weiteren herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden; Bonden eines weiteren Akzeptorwafers auf die verbleibende Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, so dass die verbleibende Siliziumkarbid-Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem weiteren Akzeptorwafer angeordnet ist; und Teilen der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entlang der anderen Implantierungszone, so dass ein durch den weiteren Akzeptorwafer dargestelltes weiteres Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke erhalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: Abscheiden von weiterem Siliziumkarbid durch Epitaxie auf der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf dem Spenderwafer; Implantieren von Ionen mit einer anderen oder der gleichen vordefinierten Energiecharakteristik, um eine andere Implantierungszone entweder innerhalb der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht oder der abgeschiedenen weiteren Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auszubilden, so dass die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht oder der abgeschiedenen weiteren Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entsprechend einer anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht eines herzustellenden weiteren Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden; Bonden eines anderen Akzeptorwafers auf die abgeschiedene weitere Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, so dass die abgeschiedene weitere Siliziumkarbid-Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem weiteren Akzeptorwafer angeordnet ist; und Teilen der verbleibenden Siliziumkarbid-Epitaxieschicht oder der abgeschiedenen weiteren Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone, so dass ein durch den weiteren Akzeptorwafer dargestelltes weiteres Siliziumkarbidsubstrat mit einer Epitaxieschicht mit der anderen oder der gleichen vorgesehenen Dicke erhalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so abgeschieden wird, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte von unter 1·10¹⁶ cm^–3 umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so abgeschieden wird, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte von unter 1·10¹⁵ cm^–3 umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so abgeschieden wird, dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte zwischen 1·10¹⁶ cm^–3 und 4·10¹⁵ cm^–3 umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend das Implantieren einer bezeichneten Dotierstoffverteilung innerhalb der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entsprechend einer erforderlichen Dotierstoffverteilung an der Siliziumkristallfläche der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, das auf dem auf der Kohlenstoffkristallfläche herzustellenden Siliziumkarbidsubstrat realisiert werden soll.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht so geteilt wird, dass die Epitaxieschicht des Siliziumkarbidsubstrats mit der vorgesehenen Dicke eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst, die für eine Herstellung einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung zugänglich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vordefinierte Energiecharakteristik so gewählt wird, dass die vorgesehene Dicke der Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats größer oder gleich einer vorgesehenen Driftschicht einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung ist.
Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst, wobei die Siliziumkristallfläche durch eine Oberfläche einer Epitaxieschicht des Siliziumkarbid-Spenderwafers gebildet wird; und Verwenden eines Hochenergieionenschneidverfahrens zum Teilen der Epitaxieschicht entlang einer Implantierungszone, so dass ein Siliziumkarbidsubstrat, dargestellt durch einen an die Epitaxieschicht des Siliziumkarbid-Spenderwafers gebondeten Akzeptorwafer und eine Epitaxieschicht mit vorgesehener Dicke, erhalten wird.
Verfahren (300) zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrats für eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen (310) eines Siliziumkarbid-Spenderwafers, der eine Siliziumkristallfläche und eine Kohlenstoffkristallfläche umfasst; Abscheiden (320) einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf der Siliziumkristallfläche des Spenderwafers, so dass die Epitaxieschicht eine Dotierstoffdichte von unter 1·10¹⁶ cm^–3 umfasst; Implantieren (330) von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik, um eine Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden, wobei die Ionen mit einer mittleren Tiefe innerhalb der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entsprechend einer vorgesehenen Dicke einer Epitaxieschicht des herzustellenden Siliziumkarbidsubstrats implantiert werden; Bonden (340) eines Akzeptorwafers auf die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, so dass die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht zwischen dem Spenderwafer und dem Akzeptorwafer angeordnet ist; und Teilen (350) der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht entlang der Implantierungszone durch Erhitzen der Epitaxieschicht auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1300°C, so dass ein durch den Akzeptorwafer mit einer Epitaxieschicht mit der vorgesehenen Dicke dargestelltes Siliziumkarbidsubstrat erhalten wird.
Verfahren (400) zum Herstellen einer elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen oder Herstellen eines gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Siliziumkarbidsubstrats; und Herstellen (460) der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht des Siliziumkarbidsubstrats.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin Folgendes umfasst: Anbringen des Siliziumkarbidsubstrats mit der hergestellten elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung an einem Trägerwafer, der elektrischen Siliziumkarbidvorrichtung zugewandt; und Entfernen des Akzeptorwafers von der Epitaxieschicht, die die an den Trägerwafer angebrachte elektrische Siliziumkarbidvorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Herstellen einer rückseitigen Metallschicht auf einer Rückseite der die elektrische Siliziumkarbidvorrichtung umfassenden Epitaxieschicht.
Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei die elektrische Siliziumkarbidvorrichtung eine Sperrspannung über 500V umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ionisierte Wasserstoffatome, ionisierte Wasserstoffmoleküle, ein ionisiertes Edelgas oder eine Kombination aus Wasserstoffionen und einer ionisierten Edelgasspezies zum Implantieren von Ionen mit einer vordefinierten Energiecharakteristik verwendet werden, um eine Implantierungszone innerhalb der Epitaxieschicht auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei Wasserstoffatome zusätzlich nach dem Implantierungsschritt eindiffundiert werden können, um den Teilungsprozess zu verstärken, falls andere Ionen als Wasserstoff implantiert werden.
Siliziumkarbidsubstrat, das Folgendes umfasst: einen Trägerwafer, der ein Wolframwafer, ein polykristalliner Siliziumkarbidwafer oder ein mit Siliziumkarbid beschichteter Graphitwafer ist; und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die an dem Trägerwafer angebracht ist und eine Kohlenstoffkristallfläche gegenüber dem Trägerwafer und eine dem Trägerwafer zugewandte Siliziumkristallfläche umfasst, so dass eine elektrische Siliziumkarbidvorrichtung auf der Kohlenstoffkristallfläche der Epitaxieschicht hergestellt werden kann.