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DE102019111377A1 - Verfahren zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers und ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers und ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement Download PDF

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DE102019111377A1
DE102019111377A1 DE102019111377.6A DE102019111377A DE102019111377A1 DE 102019111377 A1 DE102019111377 A1 DE 102019111377A1 DE 102019111377 A DE102019111377 A DE 102019111377A DE 102019111377 A1 DE102019111377 A1 DE 102019111377A1
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DE
Germany
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silicon carbide
layer
wafer
ions
carbide wafer
Prior art date
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Pending
Application number
DE102019111377.6A
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English (en)
Inventor
Hans-Joachim Schulze
Tobias Höchbauer
Wolfgang Lehnert
Bernhard Goller
Werner Schustereder
Günter Denifl
Roland Rupp
Mihai Draghici
Alexander Breymesser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to US16/422,659 priority Critical patent/US10903078B2/en
Priority to JP2019099046A priority patent/JP7229852B2/ja
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Abstract

Ein Verfahren (100) zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers (300) ist vorgeschlagen. Das Verfahren (100) umfasst ein Implantieren (110) von Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer (300), um eine Absorptionsschicht (310) in dem Siliziumkarbid-Wafer (300) zu bilden. Der Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht (310) ist zumindest das 100-fache des Absorptionskoeffizienten eines Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers (300) außerhalb der Absorptionsschicht, für ein Licht einer Zielwellenlänge. Der Siliziumkarbid-Wafer (300) wird entlang der Absorptionsschicht (310) gespalten (120), zumindest durch ein Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers (300) mit Licht der Zielwellenlänge, um einen Siliziumkarbid-Bauelementwafer (360) und einen übrigen Siliziumkarbid-Wafer (362) zu erhalten.

Description

  • GEBIET
  • Beispiele beziehen sich auf Verfahren zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers und auf ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement.
  • HINTERGRUND
  • Verfahren zum Bilden von Siliziumkarbid-Halbleiterbauelementen können ein Schleifen eines Siliziumkarbid-Wafers umfassen, z.B. um einen elektrischen Widerstand des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements zu reduzieren. Schleifen kann zeitaufwendig sein und kann einen hohen Verbrauch an Siliziumkarbidmaterial umfassen, was zu hohen Kosten für Siliziumkarbidbauelemente führt. Zum Beispiel sind in diesem Fall beispielsweise keine Wiederverwendungskonzepte für ein Bilden weiterer Siliziumkarbid-Halbleiterbauelemente unter Verwendung des Siliziumkarbid-Wafers möglich.
  • Siliziumkarbid-Wafer können gespalten werden, sodass Wiederverwendungskonzepte ermöglicht werden können. Ein Spalten des Siliziumkarbid-Wafers kann jedoch einige Halbleiterprozesse einschränken, die erforderlich sind, um ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement zu bilden, oder können zu einer ungenauen Dicke des geteilten Waferteils des Siliziumkarbid-Wafers führen. Zum Beispiel ist eine erforderliche Dicke eines gespaltenen Waferteils durch ein Verwenden einiger Spaltkonzepte möglicherweise nicht erreichbar. Es besteht ein Bedarf nach verbesserten Konzepten für ein Verarbeiten von Siliziumkarbid-Wafern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers. Gemäß dem Beispiel werden Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer implantiert, um eine Absorptionsschicht in dem Siliziumkarbid-Wafer zu bilden. Für Licht einer Zielwellenlänge ist ein Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht zumindest das 100-fache eines Absorptionskoeffizienten eines Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht. Ferner umfasst das Verfahren gemäß dem Beispiel ein Spalten des Siliziumkarbid-Wafers entlang der Absorptionsschicht, zumindest durch ein Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers mit Licht der Zielwellenlänge, um einen Siliziumkarbid-Bauelementwafer und einen übrigen Siliziumkarbid-Wafer zu erhalten.
  • Ein anderes Beispiel bezieht sich auf ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement. Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement umfasst ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat, das eine 4H-Kristallstruktur aufweist, und eine Metallisierungsstruktur an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats. Ferner umfasst das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement eine Rückseitenschicht, die an einer Rückseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats positioniert ist. Die Rückseitenschicht weist eine Dicke von zumindest 50 nm auf und weist zumindest teilweise eine 3C-Kristallstruktur auf.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:
    • 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers, umfassend ein Spalten des Siliziumkarbid-Wafers;
    • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers, umfassend ein Implantieren von Ionen durch eine poröse Schicht des Siliziumkarbid-Wafers;
    • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements, umfassend eine poröse Siliziumkarbidschicht;
    • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements, umfassend ein Substrat, das eine 4H-Kristallstruktur aufweist, und eine Rückseitenschicht, die eine 3C-Kristallstruktur aufweist;
    • 5 zeigt ein Diagramm, das schematisch Leerstellenkonzentrationen in Abhängigkeit von der Tiefe des Siliziumkarbid-Wafers zeigt;
    • 6 zeigt ein Diagramm, das schematisch einen Reflexionsgrad und einen Transmissionsgrad des Siliziumkarbid-Wafers in Abhängigkeit von einer Wellenlänge zeigt; und
    • 7a-7h zeigen ein Beispiel eines Verfahrens zum Spalten eines Halbleiterwafers entlang einer implantierten Schicht durch Laser-Beleuchtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
  • Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig angegeben ist. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als 2 Elementen.
  • Die Terminologie, die hierin zu dem Zweck des Beschreibens bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente und/oder Komponenten derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben ausschließen.
  • Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem Beispiele gehören.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Siliziumkarbid-Wafer kann ein dotierter Siliziumkarbidkristall (z.B mit einer Dotierungskonzentration von zumindest 2·1017 cm-3 und höchstens 1·1019 cm-3, zum Beispiel von zumindest 5·1017 cm-3 und höchstens 1·1019 cm-3) sein, oder kann nominal undotiert (z.B. mit einer Dotierungskonzentration von höchstens 1·1017 cm-3 oder von höchstens 1·1015 cm-3; sogenanntes „nicht absichtlich dotiertes Siliziumkarbid“) sein. Das Verfahren 100 kann ein Implantieren 110 von Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer umfassen, um eine Absorptionsschicht innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers zu bilden. Die Ionen können in das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers innerhalb einer Region implantiert 110 werden, die sich lateral über den Siliziumkarbid-Wafer erstreckt. Zusätzlich kann der Siliziumkarbid-Wafer mit den implantierten Ionen getempert werden, um die Absorptionsschicht zu bilden, zum Beispiel. Die Absorptionsschicht kann eine laterale Absorptionsschicht und/oder eine vergrabene Absorptionsschicht sein. Die Absorptionsschicht kann sich über den gesamten Siliziumkarbid-Wafer oder über zumindest 95% des Waferbereichs erstrecken. Beispielsweise können die Ionen durch eine Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers implantiert werden. Beispielsweise hängt eine Implantationstiefe oder Distanz der Absorptionsschicht zu der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers von der gewählten Implantationsenergie ab.
  • Eine laterale Absorptionsschicht kann eine laterale Abmessung aufweisen, die deutlich größer ist als eine vertikale Abmessung. Beispielsweise kann eine maximale laterale Abmessung der lateralen Absorptionsschicht zumindest das Fünffache (oder zumindest das 10-fache, oder zumindest das 20-fache, oder zumindest das 100-fache, oder zumindest das 1000-fache, oder zumindest das 10000-fache, oder zumindest das 50000-fache) einer maximalen vertikalen Abmessung der lateralen Absorptionsschicht sein. Die laterale Absorptionsschicht kann an einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers positioniert sein oder kann innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers vergraben sein. Die vertikale Abmessung kann orthogonal zu einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers gemessen werden und die laterale Abmessung kann parallel zu der Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers gemessen werden.
  • Beispielsweise kann die vergrabene Absorptionsschicht innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers so gebildet werden, dass die vergrabene Absorptionsschicht in einer Distanz zu einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers positioniert ist. Anders ausgedrückt kann die vergrabene Absorptionsschicht innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers vergraben sein. Beispielsweise ist ein erster Abschnitt des Siliziumkarbid-Wafers zwischen einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers und der vergrabenen Absorptionsschicht positioniert, und ein zweiter Abschnitt des Siliziumkarbid-Wafers ist zwischen einer Rückseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers und der vergrabenen Absorptionsschicht positioniert.
  • Beispielsweise ist ein Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht möglicherweise höher als ein Absorptionskoeffizient eines Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht, zumindest für Licht einer Zielwellenlänge. Das bedeutet, die Absorptionsschicht kann zumindest für die Zielwellenlänge einen höheren Brechungsindex (z.B. einen höheren Imaginärteil) aufweisen als das Siliziumkarbidmaterial. Im Folgenden hierin kann ein Absorptionskoeffizient einer Schicht und/oder eines Materials jeweils der durchschnittliche Absorptionskoeffizient der Schicht und/oder des Materials sein, wobei Regionen der Schicht und/oder des Materials, die einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der um mehr als zwei Standardabweichungen von dem durchschnittlichen Absorptionskoeffizienten abweicht, in dem Durchschnitt möglicherweise nicht berücksichtigt werden.
  • Das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht kann die Absorptionsschicht zumindest vertikal umgeben. Der Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht kann zumindest das 5-fache (oder zumindest das 10-fache, zumindest das 20-fache, zumindest das 30-fache oder zumindest das 50-fache) des Absorptionskoeffizienten des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbidwafers außerhalb der Absorptionsschicht sein, oder der Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht kann zumindest das 100-fache (oder zumindest das 200-fache, zumindest das 500-fache, zumindest das 850-fache oder zumindest das 1.000-fache) des Absorptionskoeffizienten des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbidwafers außerhalb der Absorptionsschicht sein, für Licht der Zielwellenlänge. Ein Erreichen eines Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht, z.B. höher als das 100-fache des Absorptionskoeffizienten des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht, z.B. in einem Siliziumkarbid-Wafer, der zum Bilden eines Halbleiterbauelements verwendet wird, kann unter Verwendung eines im Folgenden vorgeschlagenen Konzepts möglich sein.
  • Die Zielwellenlänge kann eine charakteristische Wellenlänge (z.B. Wellenlänge eines Lasers oder ein Maximum in einem Spektrum) des Lichts sein, das zum Spalten 120 des Siliziumkarbid (SiC) -Wafers verwendet wird. Beispielsweise kann sich der Begriff „Licht einer Zielwellenlänge“ auf Licht mit einer Wellenlängenverteilung beziehen, die bei der Zielwellenlänge ein lokales, insbesondere ein globales Maximum aufweist. Zusätzlich oder als eine Alternative kann der Begriff „Licht einer Zielwellenlänge“ ein Licht mit einer Frequenzverteilung bezeichnen, die ein lokales, insbesondere ein globales Maximum aufweist, das sich um höchstens 1 GHz (oder höchstens 0,5 GHz oder höchstens 100 MHz) von der Frequenz unterscheidet, die der Zielwellenlänge entspricht. Höhere Frequenzabweichungen des lokalen oder globalen Maximums der Frequenzverteilung können jedoch möglich sein, zum Beispiel wenn die Energie des Lichts der Zielwellenlänge eine Energie übersteigt, die für die chemische Zersetzung der Absorptionsschicht erforderlich ist. Im Folgenden hierin ist der Begriff „Licht“ nicht so zu verstehen, dass er nur eine sichtbare Wellenlänge umfasst, sondern bezieht sich auf elektromagnetische Strahlung, wie z.B. sichtbares Licht, UV-Licht und Infrarotlicht.
  • Die Ionen, die in das Siliziumkarbidmaterial implantiert 110 sind, können den Absorptionskoeffizienten innerhalb der Absorptionsschicht im Vergleich zu dem Siliziumkarbidmaterial ohne die implantierten Ionen erhöhen. Beispielsweise kann eine Implantationsdosis angepasst werden und/oder eine Spezies der implantierten Ionen kann abhängig von dem Wafermaterial gewählt werden, um den höheren Absorptionskoeffizienten zu erreichen und/oder einen Wert des Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht zu steuern.
  • Das Verfahren 100 kann ferner das Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers entlang der Absorptionsschicht umfassen. Beispielsweise kann die Absorptionsschicht gebildet werden, um eine definierte Spaltungsregion des Siliziumkarbid-Wafers bereitzustellen. Das Spalten 120 kann erreicht werden, indem zumindest der Siliziumkarbid-Wafer mit Licht der Zielwellenlänge bestrahlt wird. Beispielsweise kann der Siliziumkarbid-Wafer ausschließlich durch Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers gespalten werden oder zusätzliche Prozesse (z.B. Erwärmung, Anwenden von mechanischer Beanspruchung und/oder Kraft- und/oder Ultraschallbehandlung) können durchgeführt werden, um den SiC (Siliziumkarbid) -Wafer zu spalten.
  • Zum Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers kann z.B. eine Energie des Lichts der Zielwellenlänge ausgewählt werden, basierend auf einer zum Spalten des SiC-Wafers erforderlichen Energie, basierend auf dem Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht, basierend auf einer Dicke des Siliziumkarbid-Wafers, basierend auf einer Dicke der Absorptionsschicht und/oder basierend auf einer Position der Absorptionsschicht innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. um eine zusätzliche Absorption durch den Siliziumkarbid-Wafer zu berücksichtigen). Das Licht der Zielwellenlänge kann auf die Vorderseite und/oder auf eine Rückseite des Siliziumkarbid-Wafers gestrahlt werden. Aufgrund des höheren Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht kann ein größerer Anteil des Lichts der Zielwellenlänge innerhalb der Absorptionsschicht absorbiert werden als in dem SiC-Material des SiC-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht. Beispielsweise kann das Licht der Zielwellenlänge, das innerhalb der Absorptionsschicht absorbiert wird, eine Zersetzung oder Zerstörung von zumindest einem Teil, z.B. einem lateral verbundenen Bereich, der Absorptionsschicht verursachen, sodass der Siliziumkarbid-Wafer entlang der Absorptionsschicht 120 gespalten werden kann. Freigesetzte Energie des Lichts der Zielwellenlänge, das innerhalb der Absorptionsschicht absorbiert wird, kann ein Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers verursachen.
  • Beispielsweise können ein Siliziumkarbid-Bauelementwafer und ein übriger Siliziumkarbidwafer durch Spalten 120 des Siliziumkarbidwafers erhalten werden. Sowohl der übrige Siliziumkarbidwafer als auch der Siliziumkarbid-Bauelementwafer können das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbidwafers außerhalb der Absorptionsschicht als ein Hauptmaterial umfassen oder können aus dem Siliziumkarbidmaterial bestehen. Das Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers entlang der Absorptionsschicht durch Bestrahlen der Absorptionsschicht kann es ermöglichen, eine Dicke des Siliziumkarbid-Bauelementwafers genauer und/oder mit einer reduzierten Variation entlang einer lateralen Erstreckung des Siliziumkarbid-Bauelementwafers und/oder homogener entlang einer lateralen Erstreckung des Siliziumkarbid-Bauelementwafers zu definieren, z.B. im Vergleich zu anderen Spaltverfahren. Beispielsweise kann das Verfahren 100 die Kontrolle über die Dicke des Siliziumkarbid-Bauelementwafers verbessern. Eine Dicke der Absorptionsschicht kann im Vergleich zu einer Dicke anderer Spaltungsregionen kleiner sein, sodass eine Variation der Dicke des Siliziumkarbid-Bauelementwafers reduziert werden kann. Auch kann ein Materialverbrauch des Siliziumkarbid-Wafers zum Spalten 120 reduziert werden, indem der Absorptionsschicht eine reduzierten Dicke bereitgestellt wird, z.B. im Vergleich zu einer Verwendung dickerer Spaltungsregionen, die insbesondere von anderen Konzepten ohne Verwendung einer Absorptionsschicht benötigt werden können.
  • Beispiele beziehen sich auf Aspekte, die es ermöglichen können, Absorptionsschichten mit einem Absorptionskoeffizienten zu bilden, der, verglichen mit dem Absorptionskoeffizienten des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbidwafers außerhalb der Absorptionsschicht, höher als das 5-fache oder sogar höher als das 100-fache ist. Um den Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht zu erhöhen, kann es notwendig sein, Ionen mit einer erhöhten Implantationsdosis zu implantieren 110. Wenn jedoch Ionen durch eine erste Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers implantiert 110 werden, können Defekte wie beispielsweise Leerstellen an der ersten Oberfläche und/oder in einer Region nahe der ersten Oberfläche auftreten. Mit einer höheren Implantationsdosis kann sich die Defektdichte erhöhen. Solche Defekte, z.B. über einer kritischen Defektdichte, können beispielsweise eine Qualität einer epitaxialen Schicht, die auf auf der ersten Oberfläche gewachsen ist, einschränken.
  • Beispielsweise können über einer kritischen Implantationsdosis (z.B. verwendet, um die Ionen zu implantieren 110, um die Absorptionsschicht zu bilden) nach der Implantation Oberflächenunregelmäßigkeiten (z.B. Defekte wie Leerstellen und/oder Leerstellen-Cluster) entstehen, die z.B. ein ordnungsgemäßes epitaxiales Wachstum auf der Oberfläche (z.B. Wachstum einer epitaxialen Siliziumkarbidschicht, die eine 4H-Kristallstruktur aufweist, d.h. einer 4H-SiC-Schicht) behindern können. Beispielsweise kann eine Hochqualitäts-Epitaxialschicht erforderlich sein und die maximale Absorptionskapazität (z.B. obere Grenze des Absorptionskoeffizienten) der eingeführten Schicht (z.B. der Absorptionsschicht) kann gemäß einigen Beispielen begrenzt sein, da eine maximale Implantationsdosis zum Implantatieren 110 von Ionen durch das Auftreten von Oberflächendefekten begrenzt sein kann. Beispielsweise kann eine Leerstellenkonzentration von z.B. 3·1022 cm-3 in einer Region nahe oder in direktem Kontakt mit der ersten Oberfläche nach einer Implantation eine Obergrenze für ein ordnungsgemäßes epitaxiales Wachstum (z.B. unabhängig von einer Art von implantierten 110 Spezies oder Ionen) sein. Im Folgenden wird die Leerstellenkonzentration in einer Region in der Nähe oder im direkten Kontakt mit einer bestimmten Oberfläche auch als Leerstellenkonzentration „von“ der bestimmten Oberfläche bezeichnet.
  • Es kann notwendig sein, Verfahren bereitzustellen, die eine erhöhte Implantationsdosis zum Bilden der Absorptionsschicht mit einem erhöhten Absorptionskoeffizienten ermöglichen und gleichzeitig eine Defektkonzentration, z.B. eine maximale Leerstellenkonzentration, einer Siliziumkarbid-Waferoberfläche unterhalb einer Grenze zu halten. Im Folgenden sind Beispiele vorgeschlagen, die es ermöglichen können, eine Absorptionsschicht mit einem hohen Absorptionskoeffizienten zu bilden und gleichzeitig eine gute Oberflächenqualität einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers bereitzustellen, durch den die Ionen implantiert 110 werden.
  • Beispielsweise kann eine Temperatur des Siliziumkarbid-Wafers während des Implantierens 110 der Ionen zumindest 250°C (oder zumindest 300°C, zumindest 350°C, zumindest 400°C, zumindest 450°C, zumindest 500°C, zumindest 600°C, zumindest 700°C oder zumindest 800°C) und/oder höchstens 1000°C (oder höchstens 800°C, höchstens 700°C oder höchstens 600°C) sein. Beispielsweise kann der Siliziumkarbid-Wafer vor einem Implantieren 110 der Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer, um die Absorptionsschicht zu bilden, auf eine Temperatur von zumindest 300°C erhitzt werden und die Temperatur des Siliziumkarbid-Wafers kann während des Implantierens 110 der Ionen auf einer Temperatur von über 300°C gehalten werden.
  • Wenn Ionen durch eine Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers bei einer erhöhten Temperatur während der Implantation implantiert werden, können Defekte an oder in der Nähe der Oberfläche (z.B. oberflächennaher Kristallschaden, wie z.B. V, V2, Z1, 2 und/oder andere Defekte) begrenzt sein. Beispielsweise kann bei dem Implantatieren 110 von Ionen bei einer Temperatur des Siliziumkarbid-Wafers von 300°C oder höher eine gute Kristallqualität (z.B. einer epitaxialen Schicht) nach einer Hochdosis-Implantation erreicht werden. Beispielsweise werden stabile Bereichsende-Defekte (z.B. innerhalb der Absorptionsschicht) durch die erhöhten Temperaturen möglicherweise nicht wesentlich beeinflusst. Ein zu verwendender Temperaturbereich kann zwischen 300°C und einer maximalen Implantationstemperatur, z.B. 700°C, sein. Beispielsweise kann an der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers eine 4H-SiC-Konfiguration bei Implantationstemperaturen von 300°C und höher gehalten werden. Bei anderen Prozessen, z.B. bei einer Hochdosis-Implantation bei einer Wafertemperatur von nur 200°C (und z.B. bei einem 1800°C-Tempern für z.B. 3 Minuten nach einer Implantation), kann eine 3C-SiC-Epitaxialschicht auf der Oberfläche wachsen. Da zum Bilden der Absorptionsschicht hohe Implantationsdosen erforderlich sein können, erhöht eine zusätzliche Zeit, die benötigt wird, um die Wafertemperatur von Raumtemperatur auf die erhöhte Temperatur (z.B. über 300°C) zu erhöhen, die Prozesskosten oder -zeit möglicherweise nur geringfügig.
  • Zum Beispiel kann das Implantatieren 110 der Ionen durch zwei oder mehr Implantationsprozesse und einen Zwischenprozess wie z.B. Tempern oder Schichtwachstum dazwischen ausgeführt werden. Dementsprechend können Ionen mit einer ersten Implantationsdosis implantiert werden. Nach einem Implantieren der Ionen mit der ersten Implantationsdosis kann ein separater Prozess durchgeführt werden, um eine Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten oder weniger oberflächennahen Kristalldefekten (z.B. niedrigere Defektdichte) zu erhalten, zum Beispiel. Anschließend kann das Implantieren 110 der Ionen ein Implantieren von Ionen mit einer zweiten Implantationsdosis, nach einem Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten umfassen. Die Ionen können mit der zweiten Implantationsdosis durch die Oberfläche mit reduzierter oder niedrigerer Defektdichte implantiert werden.
  • Die erste Implantationsdosis kann über einer kritischen Dosis sein, wenn z.B. die Defektdichte an der Oberfläche nach einem Implantieren der ersten Implantationsdosis reduziert wird. Zum Beispiel wenn Ionen vor einem Reduzieren der oberflächennahen Kristalldefekte mit einer Implantationsdosis über der kritischen Dosis implantiert werden, um die Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten zu erhalten, wird möglicherweise nur eine Niedrigqualitäts-Epitaxialschicht auf der Oberfläche gewachsen, wohingegen nach einem Reduzieren der oberflächennahen Kristalldefekte eine Hochqualitäts-Epitaxialschicht auf der Oberfläche gewachsen werden kann. Beispielsweise sind die erste und/oder zweite Implantationsdosis möglicherweise höchstens 3,0·1016 cm-2 (oder höchstens 2,00·1016 cm-2, höchstens 1,35·1016 cm-2, höchstens 1,2·1016 cm-2, höchstens 1,0·1016 cm-2, höchstens 1,8·1015 cm-2, höchstens 4,0·1014 cm-2, oder höchstens 2,0·1014 cm-2). Beispielsweise kann die erste und/oder zweite Implantationsdosis höchstens 1,35·1016 cm-2 für eine Implantation von Stickstoffatomen oder höchstens 1,8·1015 cm-2 für eine Implantation von Phosphorionen sein. Beispielsweise kann die erste und/oder zweite Implantationsdosis eine kritische Dosis sein.
  • Zum Beispiel kann nach einem Implantieren der Ionen mit der zweiten Implantationsdosis wieder eine Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten erhalten werden, z.B. durch einen weiteren Prozess, und anschließend kann ein dritter Implantationsschritt durch Implantieren von Ionen mit einer dritten Implantationsdosis ausgeführt werden. Ähnlich können weitere Implantationsdosen nachfolgend implantiert werden. Es kann möglich sein, die Absorptionsschicht in zwei, drei, vier oder fünf nachfolgenden Implantationsschritten zu bilden. Beispielsweise können die Oberflächendefekte der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers nach einem oder mehreren (z.B. nach jedem) der Implantationsschritte reduziert werden.
  • Beispielsweise können die Ionen mit der ersten Implantationsdosis durch eine erste Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers implantiert werden, und nach dem Implantieren der Ionen mit der ersten Implantationsdosis kann ein Prozessschritt durchgeführt werden, um die Kristalldefekte der ersten Oberfläche zu reduzieren. Um die Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten oder erhöhter Kristallqualität zu erhalten, können verschiedene Verfahren oder Prozesse verwendet werden.
  • Beispielsweise kann nach dem Implantieren der Ionen mit der ersten Implantationsdosis der Siliziumkarbid-Wafer (z.B. zumindest die erste Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers) getempert werden, um die Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten zu erhalten. Eine Temper-Temperatur zum Tempern des Siliziumkarbid-Wafers kann zumindest 1600°C (oder zumindest 1650°C, zumindest 1700°C, zumindest 1750°C, oder zumindest 1800°C) und/oder höchstens 1850°C (oder höchstens 1800°C, höchstens 1750°C, oder höchstens 1700°C) sein. Die erste Oberfläche kann beispielsweise zwischen einem Implantieren von Ionen mit der ersten Implantationsdosis und Ionen mit der zweiten Implantationsdosis getempert werden. Eine Temperzeit, z.B. die Zeit, in der die Waferoberfläche der Temper-Temperatur ausgesetzt ist, kann zum Beispiel mehr als 1 Minute (oder mehr als 2 Minuten, mehr als 3 Minuten oder mehr als 5 Minuten) und/oder weniger als 7 Minuten (oder weniger als 5 Minuten, oder weniger als 4 Minuten) sein, z.B. kann die Temper-Zeit 3 Minuten sein. Nach einem Tempern kann die Defektdichte niedriger sein als vor dem Tempern, z.B. unterhalb einer kritischen Defektdichte, die es erlaubt, eine Hochqualitäts-Epitaxialschicht zu wachsen, zum Beispiel.
  • Beispielsweise kann ein Tempern des Siliziumkarbid-Wafers, um die Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten zu erhalten, in einer Temperkammer durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Siliziumkarbid-Wafer durch Lasertempern getempert werden. Lasertempern kann zum Beispiel kürzere Temperzeiten ermöglichen. Beispielsweise kann das Tempern der Oberfläche in der Nähe der Implantationsschadensschicht durch Nichtschmelzmodus-Lasertempern durchgeführt werden.
  • Gemäß einem Beispiel können die Ionen mit der ersten Implantationsdosis mit einer ersten Implantationsenergie implantiert werden, und die Ionen mit der zweiten Implantationsdosis können mit einer zweiten Implantationsenergie implantiert werden. Die zweite Implantationsenergie kann sich von der ersten Implantationsenergie um zumindest 5% (oder zumindest 7 %, zumindest 9 %, zumindest 15 % oder zumindest 20 %) und/oder um höchstens 40 % (oder höchstens 30 %, höchstens 20 % oder höchstens 10 %) der ersten Implantationsenergie unterscheiden. Ein Implantieren der Ionen mit unterschiedlichen Implantationsenergien kann es ermöglichen, eine Absorptionsschicht mit einer größeren Dicke zu bilden. Durch ein Variieren der Implantationsenergien in den unterschiedlichen Implantationsschritten kann der erzeugte Schaden (z.B. Oberflächendefekte aufgrund von Implantation) effizienter reduziert werden (z.B. In dem Prozessschritt zum Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten), zum Beispiel.
  • Ein Bilden der Absorptionsschicht durch ein Implantieren 110 von Ionen mit zwei oder mehr Implantationsschritten und mit zumindest einem Zwischenschritt kann es ermöglichen, Ionen zu implantieren und den Siliziumkarbid-Wafer auf sequentielle Art zu tempern. Beispielsweise wird bei jedem Schritt möglicherweise nur ein Anteil der erforderlichen Dosis (z.B. um einen vordefinierten Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht zu erhalten) implantiert, gefolgt von einem Tempern (z.B. eine Ofentempern-Prozedur) zum Aushärten oberflächennaher Schäden oder oberflächennaher Defekte, während z.B. die stabilen Kristalldefektmitten in der Absorptionsschicht (z.B. benötigt, um den hohen Absorptionskoeffizienten zu erhalten) möglicherweise bleiben.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten oder geringerer Defektdichte ein Bilden einer Siliziumkarbidschicht auf einer ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. einer ersten Oberfläche an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers) nach dem Implantieren der Ionen mit der ersten Implantationsdosis von der ersten Seite (z.B. durch die erste Oberfläche) umfassen. Beispielsweise kann vor dem Bilden der Siliziumkarbidschicht eine Defektdichte der ersten Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers an einer kritischen Grenze für ein Bilden einer Hochqualitäts-Siliziumkarbidschicht sein. Nach einem Bilden der Siliziumkarbidschicht stellt die Oberfläche der Siliziumkarbidschicht die Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers bereit. Da die Siliziumkarbidschicht möglicherweise eine geringere Defektdichte aufweist als eine Schicht (z.B. mit einer Dicke der Siliziumkarbidschicht) an der Oberfläche des Siliziumkarbidwafers ohne die Siliziumkarbidschicht, kann die Oberfläche oder eine Schicht an der Oberfläche des Siliziumkarbidwafers nach dem Bilden der Siliziumkarbidschicht eine geringere oder reduzierte Defektdichte aufweisen. Bei dem Implantatieren der Ionen mit der zweiten Implantationsdosis können aufgrund der Implantation neue Defekte an der Oberfläche mit der reduzierten Defektdichte auftreten; es kann aber dennoch möglich sein, z.B. eine weitere Siliziumkarbidschicht (z.B. eine epitaxiale Schicht) auf der Oberfläche zu bilden, zum Beispiel. In einer Prozesssequenz, die eine nachfolgende Ionenimplantation und epitaxiales Wachstum durchführt, zum Beispiel, kann eine Reduzierung der Oberflächenschäden durch die Siliziumkarbidschicht erreicht werden, die auf der Oberfläche gebildet ist, z.B. noch geeignet für ein Hochqualitäts-Epitaxialwachstum.
  • Bei dem Bilden einer Siliziumkarbidschicht auf der ersten Seite (z.B. der ersten Oberfläche) vor dem Implantieren der Ionen mit der zweiten Implantationsenergie kann es notwendig sein, die Ionen der zweiten Implantationsdosis mit einer höheren Implantationsenergie zu implantieren als die Ionen der ersten Implantationsdosis z.B. um die Ionen in einer gleichen Region des Siliziumkarbid-Wafers, z.B. der Absorptionsschicht, zu implantieren. Die Implantationsenergien können dementsprechend angepasst werden, z.B. um die neue Zielimplantationstiefe unter Berücksichtigung der gebildeten Siliziumkarbidschicht zu erreichen. Beispielsweise kann die Erhöhung der zweiten Implantationsenergie im Verhältnis zu der ersten Implantationsenergie von der Dicke der gebildeten Siliziumkarbidschicht abhängen. Alternativ können die erste und zweite Implantationsenergie zumindest im Wesentlichen gleich sein, um eine Absorptionsschicht mit einer erhöhten Dicke zu bilden, zum Beispiel. Beispielsweise kann die Oberfläche intakt bleiben und die Absorptionsschicht kann sich über eine größere vertikalen Entfernung in dem Siliziumkarbid-Wafer ausbreiten.
  • Beispielsweise kann das Bilden der Siliziumkarbidschicht ein epitaxiales Wachsen einer Siliziumkarbidschicht auf der Oberfläche der ersten Seite oder ein Abscheiden der Siliziumkarbidschicht durch chemische Gasphasenabscheidung auf der Oberfläche der ersten Seite umfassen. Ein Verwenden chemischer Gasphasenabscheidung, um die Siliziumkarbidschicht zu bilden, kann eine schnelle Bildung der Siliziumkarbidschicht mit niedrigen Kosten ermöglichen.
  • Zum Beispiel kann die gebildete Siliziumkarbidschicht eine Dicke von zumindest 20 nm (oder zumindest 50 nm, zumindest 100 nm, zumindest 200 nm, zumindest 300 nm, oder zumindest 500 nm) und/oder von höchstens 700 nm (oder höchstens 500 nm, höchstens 300 nm, höchstens 200 nm, oder höchstens 150 nm) aufweisen.
  • Zum Beispiel wenn zwei oder mehr (z.B. drei) Implantationsprozesse mit zwei oder mehr Zwischenprozessen zum Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten zum Implantieren 110 der Ionen verwendet werden, um die Absorptionsschicht zu bilden, kann ein erster der zumindest zwei Zwischenprozesse Tempern sein und ein zweiter der zumindest zwei Zwischenprozesse kann Schichtwachstum sein. Zum Beispiel kann sowohl Tempern als auch Schichtwachstum zwischen einem ersten und einem nachfolgenden zweiten Implantationsprozess durchgeführt werden.
  • Zum Beispiel kann das Verarbeiten des Siliziumkarbid-Wafers ein Bilden einer porösen Siliziumkarbidschicht an einer ersten Seite (z.B. der Vorderseite) des Siliziumkarbid-Wafers umfassen. Die poröse Siliziumkarbidschicht kann innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers oder auf einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers gebildet werden, zum Beispiel. Ein Bilden der porösen Siliziumkarbidschicht kann es ermöglichen, den Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht zu erhöhen und/oder der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers eine Defektdichte an oder unter einer kritischen Grenze bereitzustellen, die möglicherweise ein Wachsen einer Hochqualitäts-Epitaxialschicht auf der Oberfläche der ersten Seite erlaubt, z.B. nach dem Bilden der porösen Siliziumkarbidschicht.
  • Die poröse Siliziumkarbidschicht kann in dem Siliziumkarbid-Wafer gebildet werden, beispielsweise durch eine Anodisierung, z.B. in einem Elektrolyt, der Fluor umfasst. Der Elektrolyt kann Flusssäure (HF; hydrofluoric acid) und/oder Ethanol umfassen. Die Anodisierung zersetzt den Siliziumkarbidkristall in der Region der porösen Siliziumkarbidschicht bis zu einem gewissen Grad elektrochemisch. Anstatt den Siliziumkristall gleichmäßig zu zersetzen, kann die elektrochemische Zersetzung lokal Siliziumatome aus dem Siliziumkarbidkristallgitter entfernen und kleine Löcher oder Poren innerhalb des Siliziumkarbidkristalls bilden. Beispielsweise kann die Kristallstruktur des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht unbeeinflusst durch die Anodisierung bleiben.
  • Die poröse Siliziumkarbidschicht kann durch Anodisierung zwischen der Oberfläche der ersten Seite (z.B. der Vorderseitenoberfläche) und einer Basisregion des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. an der Rückseite) gebildet werden, die möglicherweise von der Anodisierung nicht beeinflusst wird. Die poröse Siliziumkarbidschicht kann durch anodisches Ätzen von zumindest einem Teil der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers gebildet werden, beispielsweise durch anodisches Ätzen in Flusssäure (HF). Die poröse Siliziumkarbidschicht kann durch elektrochemisches oder photoelektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrats gebildet werden.
  • Eine Porosität der porösen Siliziumkarbidschicht kann als ein Verhältnis des effektiven Porenvolumens (z.B. Volumen der Poren) in der porösen Siliziumkarbidschicht zu dem Gesamtvolumen der porösen Siliziumkarbidschicht (umfassend das Siliziumkarbid-Wafervolumen und das Porenvolumen innerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht) gemessen werden. Beispielsweise kann ein höherer Porositätswert eine höhere Dichte von Poren oder ein höheres Porenvolumen in der porösen Siliziumkarbidschicht anzeigen, während ein niedrigerer Porositätswert eine niedrigere Dichte von Poren oder ein niedrigeres Porenvolumen in der porösen Siliziumkarbidschicht anzeigen kann. Zum Beispiel kann die poröse Siliziumkarbidschicht eine Porosität zwischen 5% und 95% (oder zwischen 10% und 80% oder zwischen 25% und 60%) aufweisen, zum Beispiel. Zum Beispiel kann die Siliziumkarbidschicht eine Dichte (Gewicht pro Volumen) von etwa 90%, 80% oder 70% des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers aufweisen, der die poröse Siliziumkarbidschicht umgibt.
  • Zum Beispiel können die Ionen durch zumindest einen Teil (z.B. einen vertikalen Abschnitt) der porösen Siliziumkarbidschicht implantiert 110 werden. Zum Beispiel kann die poröse Siliziumkarbidschicht vor dem Implantieren 110 von Ionen, um die Absorptionsschicht zu bilden, gebildet werden. Die Absorptionsschicht kann innerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht (z.B. die Absorptionsschicht kann vollständig innerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht gebildet werden) gebildet werden, und Ionen können durch einen ersten vertikalen Abschnitt der porösen Siliziumkarbidschicht implantiert werden. Zum Beispiel kann zumindest ein erster vertikaler Abschnitt der Absorptionsschicht unterhalb der porösen Siliziumkarbidschicht gebildet werden, z.B. die poröse Siliziumkarbidschicht kann vertikal zwischen der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers, durch den die Ionen implantiert werden, und dem ersten vertikalen Abschnitt der Absorptionsschicht positioniert werden.
  • Das Implantieren 110 der Ionen, um die Absorptionsschicht durch die poröse Siliziumkarbidschicht zu bilden, kann die Tiefe der Implantation (z.B. vergrößerte Distanz zwischen der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers und der Absorptionsschicht) vergrößern, wohingegen der Oberflächenschaden beispielsweise für die angewendete Implantationsdosis möglicherweise nahe an dessen intrinsischem Wert gehalten wird. Folglich kann die Distanz der Absorptionsschicht und z.B. einer elektrisch aktiven Bauelementschicht des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. nach dem Bilden der Absorptionsschicht und vor dem Spalten des Siliziumkarbid-Wafers gebildet) vergrößert werden und z.B. treten möglicherweise weniger Wechselwirkungen während dem Spalten (z.B. durch Bestrahlung mit Licht, z.B. Laser) mit dem aktiven Teil des Bauelements auf.
  • Wie erwähnt, kann die Absorptionsschicht oder zumindest ein vertikaler Abschnitt der Absorptionsschicht innerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht gebildet werden. Ein Implantieren der Absorptionsschicht in eine poröse Schicht aus Siliziumkarbid kann die Absorptionsfähigkeit dieser Schicht (z.B. kann zu einem höheren Absorptionskoeffizienten führen) erhöhen, z.B. was eine Kombination von mechanischen und elektrisch/optischen aktiven Lichtabsorptionszentren ermöglicht. Beispielsweise kann ein Spalten (z.B. durch Lichtbestrahlung, z.B. Laser) mit einer niedrigeren Implantationsdosis (z.B. einer kombinierten Implantationsdosis, um die Absorptionsschicht zu bilden) ermöglicht werden, was zu geringerem Oberflächenschaden und folglich zu einer Oberflächequalität, die für epitaxiales Wachstum geeignet ist, führt.
  • Zum Beispiel kann die poröse Siliziumkarbidschicht nach dem Bilden der Absorptionsschicht gebildet werden. Die poröse Siliziumkarbidschicht kann sich vertikal zumindest in eine Region des Siliziumkarbid-Wafers erstrecken, die die Absorptionsschicht umfasst. Eine Implantationsdosis zum Bilden der Absorptionsschicht kann bei dem Implantieren von Stickstoffatomen eine kritische Dosis, z.B. höchstens 1,35- 1016 cm-2, sein, wenn die poröse Siliziumkarbidschicht nach der Absorptionsschicht gebildet wird, zum Beispiel. Die Implantationsdosis, die zum Bilden der Absorptionsschicht verwendet wird, kann zu Oberflächendefekten führen, die noch ein Hochqualitäts-Epitaxialwachstum auf der Oberfläche erlauben, zum Beispiel. Durch ein Bilden der porösen Siliziumkarbidschicht nach dem Bilden der Absorptionsschicht kann ein Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht weiter erhöht werden, zum Beispiel ohne weitere Implantationsdefekte an der Oberfläche zu erzeugen. Beispielsweise kann nach dem Bilden der porösen Siliziumkarbidschicht der Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht höher sein als vor dem Bilden der porösen Siliziumkarbidschicht.
  • Eine Ionenimplantation in den Siliziumkarbid-Wafer vor einem Porosierungsprozess (z.B. Bilden der porösen Siliziumkarbidschicht) kann es ermöglichen, die Porosierungsintensität (z.B. Porosität) und/oder das Tiefenprofil der porösen Siliziumkarbidschicht anzupassen. Dies kann den Absorptionskoeffizienten (z.B. höhere Absorption von bestrahltem Licht) in der Absorptionsschicht erhöhen und/oder kann zu einer besseren Oberflächenqualität für epitaxiales Wachstum bei einem ausreichend hohen Absorptionskoeffizienten in der Absorptionsschicht führen und/oder kann eine positive Auswirkung auf die Entwicklung der porösen Schicht (z.B. der porösen Siliziumkarbidschicht) aufgrund des thermischen Budgets der weiteren Verarbeitung des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. epitaxiales Wachstum, Aktivierungstempern, etc.) haben.
  • Zum Beispiel kann vor einem Wachsen einer epitaxialen Schicht auf der porösen Siliziumkarbidschicht eine Oberflächenschicht (z.B. dünne Oberflächenschicht) der porösen Siliziumkarbidschicht in eine nichtporöse Siliziumkarbidschicht (z.B. sogenannte Hautschicht oder Startschicht) transformiert oder umgewandelt werden. Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Porosierung so durchgeführt werden, dass eine nicht-poröse Siliziumkarbidschicht an der Oberfläche verbleibt. Die Qualität einer epitaxialen Schicht, die auf einer nicht-porösen Siliziumkarbidschicht gewachsen ist, kann höher sein als eine Qualität einer epitaxialen Schicht, die auf einer porösen Siliziumkarbidschicht gewachsen ist, zum Beispiel.
  • Beispielsweise kann die poröse Siliziumkarbidschicht mit zumindest zwei Schichten, z.B. vertikal benachbart zueinander, mit unterschiedlichen Porositäten gebildet werden. Die Porosität der oberen Schicht (z.B. Bereitstellen der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers) kann auf eine Weise gewählt werden, die es erlaubt, dass eine geeignete Hautschicht auf der Oberfläche gebildet wird z.B. vor einem Wachsen einer epitaxialen Schicht auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers. Beispielsweise kann nach dem Bilden der Absorptionsschicht eine Oberflächenschicht der porösen Siliziumkarbidschicht in eine nicht-poröse Siliziumkarbidschicht transformiert werden. Beispielsweise kann die Oberflächenschicht, die in die nicht-poröse Siliziumkarbidschicht transformiert wurde, die Hautschicht sein und kann als eine Startschicht für ein Wachsen einer epitaxialen Schicht verwendet werden, zum Beispiel.
  • Zum Transformieren der Oberflächenschicht der porösen Siliziumkarbidschicht in eine nichtporöse kristalline Startschicht kann die Oberflächenschicht der porösen Siliziumkarbidschicht erwärmt werden, z.B. in einer reduzierenden Atmosphäre, die Wasserstoff umfasst. Die Wärmebehandlung kann zu einer Neuanordnung der Siliziumkarbidatome in einer dünnen Schicht entlang der freiliegenden Oberfläche der porösen Siliziumkarbidschicht führen, wobei die Atome in der dünnen Oberflächenschicht der porösen Siliziumkarbidschicht in einem Reflow-Prozess neu geordnet werden können, um eine durchgehende, nicht-poröse kristalline Startschicht zu bilden, die beispielsweise eine hohe Kristallqualität aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die nichtporöse kristalline Startschicht durch epitaxiales Wachstum auf der porösen Siliziumkarbidschicht oder durch Laser-Tempern, das eine Neuanordnung der Atome auf der Oberfläche der porösen Siliziumkarbidschicht bewirkt, gebildet werden.
  • Die nichtporöse kristalline Startschicht kann als eine Basis für ein Wachsen einer epitaxialen Schicht verwendet werden. Da die nichtporöse kristalline Startschicht eine hohe Kristallqualität aufweisen kann, kann die epitaxiale Schicht mit hoher Kristallqualität auf der nichtporösen kristallinen Startschicht wachsen. Beispielsweise kann die epitaxiale Schicht, die auf der nichtporösen kristallinen Startschicht gewachsen wird, eine Kristalldefektdichte aufweisen, die mit epitaxialen Schichten vergleichbar ist, die direkt auf herkömmlichen nichtporösen Einkristall-Siliziumkarbid-Wafern gewachsen werden. Beispielsweise kann die nichtporöse kristalline Startschicht mit der gewachsenen epitaxialen Schicht als ein Substrat verwendet werden, um Strukturen von Halbleiterbauelementen zu bilden, wie später beschrieben wird.
  • Zum Beispiel kann die poröse Siliziumkarbidschicht eine Dicke von zumindest 0,3 µm (oder von zumindest 0,5 µm, von zumindest 0,8 µm, oder von zumindest 1,2 µm) und/oder von höchstens 3 µm (oder von höchstens 2 µm, oder von höchstens 1,5 µm) aufweisen.
  • Beispielsweise kann die poröse Siliziumkarbidschicht ein Eindringen kritischer Defekte von einem Substrat des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. zwischen einer Rückseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers und der porösen Siliziumkarbidschicht) in eine Driftzone eines Bauelements des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. nach einem Bilden der Absorptionsschicht und vor einem Spalten des Siliziumkarbid-Wafers gebildet) begrenzen, sodass die Defektdichte und/oder schädliche bipolare Verschlechterungseffekte in der Driftzone zumindest reduziert werden können.
  • Durch ein Verwenden zumindest eines der vorangehend oder nachfolgend vorgeschlagenen Konzepte kann es möglich sein, ein Verfahren zum Erhöhen einer Implantations-induzierten Absorptionsschichteffizienz bereitzustellen, z.B. für Waferspaltungs-Anwendungen, insbesondere mit dem sogenannten Cold Split (Kalt-Spalten). Zum Beispiel können die vorgeschlagenen Verfahren es ermöglichen, einen Oberflächenschichtschaden z.B. einer Oberfläche eines Halbleiterwafers (z.B. eines SiC-Wafers), zu verringern, um ein gutes (z.B. ordnungsgemäßes) epitaxiales Wachstum, z.B. SiC-Epitaxialwachstum, z.B. vor dem Spalten, zu ermöglichen. Es werden Konzepte vorgeschlagen, um die Absorptionseffizienz auf mehrere Arten zu erhöhen, z.B. gleichzeitig noch epitaxiales Wachstum an der Oberfläche mit einer guten Qualität der epitaxialen Schicht mit einer unkritischen Defektdichte zu ermöglichen. Es werden Konzepte vorgeschlagen, um eine Kristallschadenerzeugung während der Implantation 110 von Ionen zu begrenzen, z.B. zum Bilden der Absorptionsschicht.
  • Die vorgeschlagenen Aspekte beziehen sich auf Verfahren, um Implantations-induzierte Absorptionsschichteffizienz mit reduziertem SiC-Oberflächenschichtschaden zu verbessern. Beispielsweise kann es möglich sein, den SiC-Oberflächenschaden zu reduzieren, um ein ordnungsgemäßes SiC-Epitaxialwachstum zu ermöglichen z.B. vor Vorderseitenprozessen und/oder dem Spaltprozess.
  • Zusätzlich kann es durch ein Erhöhen der Implantationsdosis zum Bilden der Absorptionsschicht möglich sein, Waferverbiegung (wafer bow) und/oder Waferverwölbung (wafer wrap) zu begrenzen. Beispielsweise kann es bei einem Implantieren von Ionen mit einer höheren Implantationsdosis möglich sein, Waferverbiegung und/oder Waferverwölbung zu verringern. Beispielsweise kann bei dem Implantatieren von Ionen in einen Halbleiterwafer mit einer ursprünglichen mittigen Verbiegung vor der Implantation von Ionen zwischen 3 µm und -14 µm eine finale mittige Verbiegung nach der Implantation von Ionen zwischen -180 µm und -450 µm sein, abhängig von der verwendeten Implantationsdosis. Im Allgemeinen kann eine höhere Implantationsdosis zu einer höheren konvexen mittigen Verbiegung führen. Insbesondere kann bei einer Implantationsdosis von 0,9·1016 cm-2 eine mittige Verbiegung nach einer Implantation -427 µm sein; bei einer Implantationsdosis von 2,25·1016 cm-2kann die mittige Verbiegung nach einer Implantation -268 µm sein; und/oder bei einer Implantationsdosis von 2,7·1016 cm-2 kann die mittige Verbiegung nach einer Implantation -205 µm sein (z.B. die negativen Zahlen zeigen eine konvexe Verbiegung an). Beispielsweise kann bei einem Implantatieren von Ionen in einen Halbleiterwafer mit einer ursprünglichen Gesamtverwölbung von zwischen 20 µm und 35 µm vor der Implantation von Ionen, eine finale Gesamtverwölbung nach der Implantation von Ionen zwischen 200 µm und 480 µm sein, abhängig von der verwendeten Implantationsdosis. Insbesondere kann bei einer Implantationsdosis von 0,9·1016 cm-2 eine Gesamtverwölbung nach einer Implantation 457 µm sein; bei einer Implantationsdosis von 2,25·1016 cm-2 kann die Gesamtverwölbung nach einer Implantation 293 µm sein; und/oder bei einer Implantationsdosis von 2,7-1016cm-2 kann die mittige Verbiegung nach einer Implantation 231 µm sein.
  • Da eine mittige Verbiegung und/oder Gesamtverwölbung nach einer Implantation erhöht werden können, können bei nicht-manueller Verarbeitung Wafer-Handhabungsprobleme aufkommen, und es ist möglicherweise schwierig, eine Volumenproduktion mit einem solchen Prozess durchzuführen. Daher kann es notwendig sein, Verfahren zum Verringern der mittigen Verbiegung und/oder der Gesamtverwölbung nach der Implantation bereitzustellen. Durch ein Bereitstellen von Konzepten, um die Implantationsdosis (z.B. während immer noch eine gute Oberflächenqualität für epitaxiales Wachstum ermöglicht wird) zu erhöhen, können aufgrund der höheren Implantationsdosis die Waferverbiegung und/oder Gesamtverwölbung zurückgehen und z.B. automatisierte Waferhandhabung kann ermöglicht werden. Zum Beispiel können auch Zwischen-Temper-Schritte (z.B. zwischen zwei Implantationsschritten mit einer ersten und einer zweiten Implantationsdosis) die Waferverbiegung verringern, z.B. von SiC- Wafern.
  • Gemäß Beispielen kann ein Verarbeiten des Siliziumkarbid-Wafers ferner ein Entfernen einer Oberflächenschicht des Siliziumkarbid-Wafers von einer ersten Seite (z.B. der Vorderseite) des Siliziumkarbid-Wafers umfassen. Eine Dicke der Oberflächenschicht kann sich von einer ersten Oberfläche (z.B. Vorderseitenoberfläche) des Siliziumkarbid-Wafers in den Siliziumkarbid-Wafer erstrecken. Die Oberflächenschicht kann in direktem Kontakt mit der ersten Oberfläche sein und/oder kann dieselbe umfassen. Die Oberflächenschicht kann eine Dicke von weniger als 100 nm (oder weniger als 95 nm, weniger als 90 nm oder weniger als 80 nm) und/oder von mehr als 50 nm (oder mehr als 70 nm, oder mehr als 85 nm) aufweisen. Die Ionen können von der ersten Seite implantiert 110 werden und die Oberflächenschicht kann nach dem Implantieren der Ionen 110 und vor dem Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers entfernt werden.
  • Zum Beispiel kann die Oberflächenschicht von der ersten Seite durch ein Ätzen der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers entfernt werden. Zum Beispiel kann nach dem Entfernen der Oberflächenschicht eine epitaxiale Schicht auf der Oberfläche der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers gewachsen werden, wie z.B. vorangehend oder nachfolgend beschrieben ist.
  • Beispielsweise kann nach dem Entfernen der Oberflächenschicht von der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers eine maximale Leerstellenkonzentration (z.B. Oberflächenleerstellenkonzentration) innerhalb einer Schicht auf der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers höchstens 3·1022 cm-3 (oder höchstens 2·1022 cm-3, oder höchstens 1·1022 cm-3) sein. Die Schicht kann eine Dicke zwischen 5 nm und 20 nm, z.B. von 10 nm, aufweisen, und eine Dicke der Schicht erstreckt sich von der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers in den Siliziumkarbid-Wafer. Die Leerstellenkonzentration der Schicht kann eine gemittelte Leerstellenkonzentration der Schicht sein, zum Beispiel. Die Schicht kann eine Schicht mit einer höheren Defektdichte im Vergleich zu der entfernten Oberflächenschicht sein. Zum Beispiel weist die oberflächennahe Region des Siliziumkarbid-Wafers nach dem Entfernen der Oberflächenschicht eine relativ geringe oberflächennahe Defektdichte, z.B. Leerstellenkonzentration, von höchstens 3·1022 cm-3auf. Die geringe oberflächennahe Defektdichte kann Wachstum einer Hochqualitäts-Epitaxialschicht auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers ermöglichen, zum Beispiel. Die Defektkonzentration der entfernten Oberflächenschicht kann niedriger sein als die Defektkonzentration der Schicht (z.B. die 10 nm dicke Schicht). Bei epitaxialen Wachstumsprozessen kann jedoch z.B. ein Vorätzen vor dem epitaxialen Wachstum erforderlich sein und die Oberflächenschicht kann entfernt werden (z.B. kann die Oberflächenschicht eine Dicke von 90 nm aufweisen). Deshalb kann die kritische Defektdichte als diejenige angesehen werden, die in etwa 100 nm Tiefe des Siliziumkarbid-Wafers, umfassend die Oberflächenschicht, ist, zum Beispiel.
  • Zum Beispiel können die Ionen mit einer Implantationsdosis implantiert 110 werden, die höher ist als eine amorphe Dosis, die für eine Amorphisierung von Siliziumkarbidmaterial der Absorptionsschicht erforderlich ist. Zum Beispiel wenn die Ionen in nachfolgenden Implantationsprozessen implantiert werden, z.B. mit einer ersten und einer zweiten Implantationsdosis, kann bei jedem der nachfolgenden Implantationsprozesse die Implantationsdosis höher sein als die amorphe Dosis. Beispielsweise können die implantierten Ionen eine Kristallstruktur innerhalb des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers stören und/oder können zu einer amorphen Region innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers führen. Hier kann die Kristallstruktur des Siliziumkarbid-Wafers einem der Polymorphen von Siliziumkarbid entsprechen.
  • Ferner kann der Siliziumkarbid-Wafer nach dem Implantieren 110 der Ionen getempert werden. Dies kann zu einer teilweisen oder vollständigen Rekristallierung der amorphen Region führen, was zu einer Kristallstruktur führen kann, die sich von einer Kristallstruktur des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht unterscheidet. Beispielsweise können die unterschiedlichen Kristallstrukturen zu unterschiedlichen Bandabständen der Absorptionsschicht und des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht führen, sodass die wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht und des Siliziumkarbidmaterials außerhalb der Absorptionsschicht abhängig von den Bandabständen Maxima bei unterschiedlichen Wellenlängen aufweisen. Anders ausgedrückt können die unterschiedlichen Kristallstrukturen zu unterschiedlichen Absorptionsbändern der Absorptionsschicht und des Siliziumkarbidmaterials außerhalb der Absorptionsschicht führen. Bei anderen Halbleitermaterialien, z.B. Silizium, ist es möglicherweise nicht möglich, einen Absorptionskoeffizienten durch ein Bereitstellen einer unterschiedlichen Kristallstruktur zu erhöhen. Ferner kann ein Tempern des Siliziumkarbid-Wafers, z.B. nach dem Implantieren 110 von Ionen zum Bilden der Absorptionsschicht, Oberflächendefekte der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers, durch die die Ionen implantiert werden, reduzieren.
  • Beispielsweise kann die Absorptionsschicht eine 3C-Kristallstruktur aufweisen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbidmaterial der Absorptionsschicht die 3C-Kristallstruktur aufweisen. Das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers, der die Absorptionsschicht umgibt, kann eine 4H, 6H oder 15R-Kristallstruktur aufweisen.
  • Zusätzlich oder alternativ können die Ionen in den Siliziumkarbidwafer mit einer Implantationsdosis implantiert 110 werden, die höher ist als eine Löslichkeit des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbidwafers. Beispielsweise kann die verwendete Implantationsdosis eine Präzipitation (oder Segregation) innerhalb der Absorptionsschicht verursachen. Zum Erzeugen einer Segregation oder Präzipitation kann der Siliziumkarbid-Wafer nach dem Implantieren 110 der Ionen getempert werden. Beispielsweise können aufgrund von Tempern des Siliziumkarbid-Wafers die implantierten Ionen miteinander und mit Ionen des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers reagieren, um Segregationen zu bilden. Die Segregation der implantierten Ionen kann den höheren Absorptionskoeffizienten der Absorptionsschicht im Vergleich zu dem Siliziumkarbidmaterial außerhalb der Absorptionsschicht verursachen, zum Beispiel.
  • Beispielsweise können die implantierten Ionen zumindest eines von Stickstoff (N) -Ionen, Vanadium (V) -Ionen, Bor (B) -Ionen, Argon (Ar) -Ionen, Kohlenstoff (C) -Ionen, Nickel (Ni)-Ionen, Silizium (Si) -Ionen, Titan (Ti) -Ionen, Tantal (Ta) -Ionen, Molybdänionen, Wolframionen, und Aluminium (A1) -Ionen sein. Die implantierten Ionen können sich in das Kristallgitter des Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbid-Wafers innerhalb der Absorptionsschicht integrieren, um eine Absorptionsbarriere für das Licht der Zielwellenlänge zu bilden. Beispielsweise können Stickstoff (N) -Ionen, Vanadium (V) - Ionen, Bor (B) -Ionen, Argon (Ar) -Ionen, Kohlenstoff (C) -Ionen, Nickel (Ni) -Ionen, Silizium (Si) -Ionen und/oder Titan (Ti) -Ionen nach ihrer Integration in das SiC-Kristallgitter ein starkes Absorptionsband bilden. Zum Beispiel können Aluminiumionen, Tantalionen, Borionen, Titanionen und/oder Nickelionen in den Siliziumkarbidwafer implantiert 110 werden und der Siliziumkarbidwafer kann nach dem Implantieren 110 der Ionen getempert werden. Zum Beispiel können Ionen (z.B. Phosphorionen) mit einer Implantationsdosis von zumindest 2·1015cm-2 (oder zumindest 1·1016cm-2 oder zumindest 5·1016cm-2) implantiert werden. Zum Beispiel können Stickstoffionen verwendet werden, die im Vergleich zu anderen Ionen zu geringen Schäden an der Implantationsoberfläche führen können, zum Beispiel. Für den Fall, dass die implantierten Ionen Donatoren oder Akzeptoren sind, kann die daraus resultierende lokal erhöhte Ladungsträgerdichte den Absorptionsprozess unterstützen, insbesondere bei dem Fall der Verwendung hoher Implantationsdosen.
  • Zum Beispiel kann eine Dicke der Absorptionsschicht zumindest 30nm (oder zumindest 50 nm, zumindest 100 nm, zumindest 200 nm oder zumindest 300 nm) und/oder höchstens 1500 nm (oder höchstens 750 nm, höchstens 500 nm oder höchstens 400 nm) sein. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Absorptionsschicht zumindest 100 nm und höchstens 500 nm. Zum Beispiel kann eine dünnere Absorptionsschicht zu weniger Variation der Dicke des Siliziumkarbid-Bauelementwafers führen. Zum Beispiel kann eine Oberflächenrauhigkeit einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Bauelementwafers nach dem Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers weniger als 1 µm (oder weniger als 500 nm oder weniger als 200 nm) sein. Bei einem anderen Beispiel kann die Oberflächenrauhigkeit der Oberfläche des Siliziumkarbid-Bauelementwafers geringer sein als 20 µm. Im Allgemeinen kann die Oberflächenrauheit kleiner sein als die Dicke der Absorptionsschicht. Die Oberfläche mit der Oberflächenrauhigkeit kann gegenüber einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Bauelementwafers sein und kann, zum Beispiel, einen übrigen Teil der Absorptionsschicht aufweisen. Die Oberflächenrauhigkeit kann direkt nach dem Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers (z.B. ohne nachfolgendes Polieren) existent sein. Die Oberflächenrauheit kann durch weitere Verarbeitung, beispielsweise durch Oberflächenpolieren, reduziert werden.
  • Zum Beispiel kann die Absorptionsschicht innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers in einer Distanz, z.B. einer vertikalen Distanz, zu einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers von zumindest 300 nm (oder zumindest 500 nm, zumindest 1000 nm oder zumindest 2000 nm) und/oder höchstens 5 µm (oder höchstens 4 µm oder höchstens 3 µm) gebildet werden. Die Distanz kann durch Steuern der Implantationsenergie des Implantatierens 110 der Ionen erreicht werden. Die Dicke des Siliziumkarbid-Bauelementwafers kann basierend auf der gewählten Distanz zwischen der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers und der Absorptionsschicht gesteuert werden.
  • Zum Beispiel kann die Zielwellenlänge zumindest 100 nm (oder zumindest 200 nm, zumindest 400 nm, zumindest 500 nm, zumindest 600 nm, zumindest 700 nm, zumindest 750 nm, zumindest 1,0 µm, oder zumindest 1,25 µm oder zumindest 1,5 µm) und/oder höchstens 3,5 µm (oder höchstens 2 µm, höchstens 1,6 µm, höchstens 1,1 µm, höchstens 750 nm, höchstens 650 nm, oder höchstens 550 nm) sein. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel kann die Zielwellelänge zumindest 300 nm und höchstens 600 nm sein. Zum Beispiel kann die Zielwellenlänge zwischen 370 nm und 430 nm (oder zwischen 390 nm und 410 nm, z.B. 395 nm, 400 nm oder 405 nm) oder zwischen 620 nm und 720 nm) sein. Zum Beispiel ist die Zielwellenlänge höher als 500 nm, z.B. zwischen 500 nm und 800 nm. Es ist möglich, dass die Zielwellenlänge dem Bandabstand des Materials der Absorptionsschicht entspricht, zum Beispiel innerhalb von ±1 GHz. Bei einem typischen Beispiel sollte die Zielwellenlänge niedrig genug sein, um eine Energieabscheidung in die Absorptionsschicht sicher zu stellen, aber hoch genug, um eine hohe Übertragung in dem Material außerhalb der Absorptionsschicht zu erlauben. Zum Beispiel wenn die Absorptionsschicht eine 3C-Kristallstruktur aufweist, kann der Bandabstand 3,2 eV sein, was einer Zielwellenlänge von ungefähr zumindest 350 nm bis höchstens 400 nm, insbesondere 388 nm, entspricht.
  • Das Licht der Zielwellenlänge, das zum Spalten 120 verwendet wird, kann Laserlicht sein. Eine Energiedichte des Lichts der Zielwellenlänge kann zumindest 0,5 J/cm2, z.B. 1 J/cm2, und höchstens 100 J/cm2, z.B. höchstens 10 J/cm2 sein. Eine solche Energiedichte kann hoch genug sein, um eine chemische Zersetzung der Absorptionsschicht zu erlauben. Beispielsweise kann das Licht der Zielwellenlänge gepulstes Laserlicht und/oder unfokussiertes Laserlicht sein. Ein Verwenden von unfokussiertem Laserlicht kann es ermöglichen, eine Komplexität einer Lichtquelle oder eines optischen Systems zum Bestrahlen und Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers zu reduzieren, z.B. im Vergleich zu anderen Spaltkonzepten unter Verwendung von fokussiertem Laserlicht. Das gepulste Laserlicht kann eine Pulslänge von höchstens 100 ns, beispielsweise höchstens 10 ns aufweisen.
  • Zum Beispiel können zumindest 5 % (oder zumindest 7 %, zumindest 10 % oder zumindest 15 %) des Lichts der Zielwellenlänge, das durch das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht dringt und/oder auf die Absorptionsschicht auftrifft, von der Absorptionsschicht absorbiert werden. Ein weiterer Prozentsatz des Lichts der Zielwellenlänge kann von dem Material außerhalb der Absorptionsschicht absorbiert werden. Bei einem typischen Beispiel werden zumindest 20 % des Lichts der Zielwellenlänge, das auf die Absorptionsschicht auftrifft, absorbiert. Die hohe Absorption innerhalb der Absorptionsschicht (die möglicherweise durch den hohen Absorptionskoeffizienten in Kombination mit der Dicke der Absorptionsschicht verursacht wird) kann es ermöglichen, einen Einfluss des Lichts der Zielwellenlänge auf Regionen des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht, z.B. hinter der Absorptionsschicht, zu reduzieren.
  • Beispielsweise kann das Licht der Zielwellenlänge von einer ersten Seite (z.B. Rückseite) des Siliziumkarbid-Wafers gestrahlt werden und kann fast vollständig innerhalb der Absorptionsschicht und des Materials des Siliziumkarbid-Wafers zwischen der Absorptionsschicht und der ersten Seite absorbiert werden, sodass das Licht der Zielwellenlänge möglicherweise nicht Regionen des Siliziumkarbid-Wafers, der zwischen der Absorptionsschicht und einer Oberfläche einer zweiten Seite (z.B. Vorderseite) des Siliziumkarbid-Wafers und/oder Strukturen (z.B. Metallisierungsstrukturen), die auf der zweiten Seite des Siliziumkarbid-Wafers positioniert sind, positioniert ist, verändert.
  • Gemäß zumindest einem Beispiel kann das Verfahren 100 ferner zumindest einen der folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte (i)-(iii) umfassen: (i) Erwärmen des Siliziumkarbid-Wafers, (ii) Anwenden von mechanischer Beanspruchung und/oder Kraft auf den Siliziumkarbid-Wafer und (iii) Ultraschallbehandlung des Siliziumkarbid-Wafers.
  • Der zumindest eine zusätzliche Verfahrensschritt (i)-(iii) kann während und/oder nach dem Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers mit dem Licht der Zielwellenlänge angewendet werden. Der zumindest eine zusätzliche Verfahrensschritt (i)-(iii) kann insbesondere zum Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers angewendet werden. Beispielsweise kann ein Erwärmen oder Tempern des Siliziumkarbid-Wafers (optionaler Schritt (i)) das Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers erleichtern, z.B. durch Einbringen thermomechanischer Beanspruchung an der Absorptionsschicht, um das Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers zu unterstützen. Mechanische Kraft und/oder Beanspruchung (optionaler Schritt (ii)) kann beispielsweise durch ein Bilden einer zusätzlichen Schicht auf dem Siliziumkarbid-Wafer angewendet werden, dessen zusätzliche Schicht im Hinblick auf den Siliziumkarbid-Wafer mechanisch vorbeansprucht (z.B. verdreht und/oder gespannt) werden kann. Zusätzlich oder als eine Alternative kann das Anwenden mechanischer Kraft und/oder Beanspruchung in dem optionalen Schritt (ii) ein Anwenden von Druckgas oder Druckluft auf eine Seitenfläche des Wafers umfassen. Die Ultraschallbehandlung (optionaler Schritt (iii)) kann das Anwenden von Ultraschallstrahlung auf den Siliziumkarbid-Wafer umfassen. Die Ultraschallbehandlung kann auch zu einem Erwärmen des Siliziumkarbid-Wafers führen, analog zu optionalem Schritt (i).
  • Beispielsweise kann die Absorptionsschicht durch eine Rückseite des Siliziumkarbid-Wafers bestrahlt werden. Beispielsweise kann das Licht der Zielwellenlänge auf die Rückseite des Siliziumkarbid-Wafers gestrahlt werden und kann durch eine Region des Siliziumkarbid-Wafers zwischen der Rückseite und der Absorptionsschicht zu der Absorptionsschicht übertragen werden. Strahlen des Lichts der Zielwellenlänge von der Rückseite kann dazu führen, dass Auftreffen auf Strukturen an der Vorderseite des Siliziumkarbidwafers durch das gestrahlte Licht vermieden werden. Somit kann es möglich sein, Strukturen, z.B. Metallisierungsstrukturen eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements, an der Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers zu bilden, bevor der Siliziumkarbid-Wafer gespalten 120 wird. Das Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers nach dem Bilden eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements kann ein Bilden eines dünnen Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements erleichtern, da Strukturen des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements bereits auf einem Siliziumkarbid-Wafer gebildet sein können, bevor der Wafer gespalten wird, um den dünneren Bauelementwafer zu erhalten.
  • Zum Beispiel kann eine Trägerstruktur (z.B. Trägerwafer) vor dem Teilen des Siliziumkarbidwafers an der Vorderseite des Siliziumkarbidwafers bereitgestellt sein. Ein Platzieren oder Anbringen der Trägerstruktur an der Vorderseite kann eine Handhabung des Siliziumkarbid-Bauelementwafers erleichtern und/oder dem Siliziumkarbid-Bauelementwafer mechanische Unterstützung bereitstellen, zum Beispiel.
  • Gemäß einem Beispiel kann das Verfahren 100 ferner ein Bilden einer weiteren Absorptionsschicht innerhalb des übrigen Siliziumkarbid-Wafers umfassen. Die weitere Absorptionsschicht kann durch Implantieren von Ionen in den übrigen Siliziumkarbid-Wafer gebildet werden, z.B. gemäß einem Bilden der Absorptionsschicht innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers, wie hierin beschrieben ist. Das Verfahren 100 kann ferner ein Spalten des übrigen Siliziumkarbid-Wafers entlang der weiteren Absorptionsschicht umfassen, z.B. analog zu dem Spalten 120 des Siliziumkarbid-Wafers wie hierin beschrieben ist. Durch das weitere Spalten können weitere Siliziumkarbid-Bauelementwafer erhalten werden. Anders ausgedrückt kann eine Wiederverwendung des übrigen Siliziumkarbid-Wafers ermöglicht werden. Beispielsweise kann es ermöglicht werden, eine Mehrzahl von Siliziumkarbid-Bauelementwafern zu bilden während gleichzeitig ein hoher Verbrauch von Siliziumkarbidmaterial zum Spalten der jeweiligen Siliziumkarbid-Bauelementwafer verhindert wird.
  • Beispielsweise kann eine Nettodotierungskonzentration des Siliziumkarbid-Wafers höchstens 2·1019 cm-3 (oder höchstens 5·1018 cm-3, oder höchstens 1·1018 cm-3) und/oder zumindest 1·1017 cm-3 (oder zumindest 5·1017 cm-3) sein. Hier können die verwendeten Dotierungsatome Stickstoffatome und/oder Phosphoratome sein. Die Nettodotierungskonzentration kann eine durchschnittliche Nettodotierungskonzentration von Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht sein, zum Beispiel. Alternativ kann eine Netto-Dotierungskonzentration des Siliziumkarbid-Wafers höchstens 1·1015 cm-3 (sogenanntes nominell undotiertes Siliziumkarbid) sein.
  • Zum Beispiel kann das Verfahren 100 zum Bilden von Siliziumkarbid-Halbleiterbauelementen verwendet werden. Das Verfahren 100 kann ferner ein Wachsen einer epitaxialen Schicht auf einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers umfassen. Die epitaxiale Schicht kann vor dem Spalten des Siliziumkarbid-Wafers gewachsen oder abgeschieden werden. Wenn beispielsweise eine poröse Siliziumkarbidschicht an der Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Wafers gebildet wird, kann vor einem Wachsen der epitaxialen Schicht auf der Vorderseite eine nicht-poröse Hautschicht, z.B. eine nichtporöse kristalline Startschicht, an der Oberfläche der porösen Siliziumkarbidschicht gebildet werden und die epitaxiale Schicht kann auf der nicht-porösen kristallinen Startschicht gewachsen werden. Beispielsweise kann die epitaxiale Schicht im Hinblick auf ein Halbleitermaterial des Siliziumkarbid-Wafers an der Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers homoepitaxial sein. Die epitaxiale Schicht kann eine Siliziumkarbidschicht sein. Zum Beispiel kann die epitaxiale Schicht eine Dicke von zumindest 3 µm (oder von zumindest 5 µm, von zumindest 10 µm oder von zumindest 20 µm) und von höchstens 300 µm (oder von höchstens 200 µm oder von höchstens 100 µm oder von höchstens 50 µm, oder von höchstens 30 µm) aufweisen. Die epitaxiale Schicht kann zumindest eine von einer Drainzone, einer Pufferzone, einem Rückseitenemitter und einer Driftzone eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements definieren.
  • Zum Beispiel kann das Verfahren 100 ferner vor dem Spalten des Siliziumkarbid-Wafers ein Bilden einer Metallisierungsstruktur an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers aufweisen. Die Metallisierungsstruktur kann auf der epitaxialen Schicht gebildet werden, zum Beispiel. Die Metallisierungsstruktur (z.B. Source-Metallisierung oder Gate-Verdrahtungsstruktur) kann eine Metallisierungsstruktur eines zu bildenden Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements sein, zum Beispiel.
  • Zum Beispiel können eine oder mehrere Siliziumkarbid-Halbleiterbauelemente auf dem Siliziumkarbid-Wafer gebildet werden. Zum Beispiel kann jedes Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement einen Transistor umfassen oder ein solcher sein. Zumindest eines von einem Gate-Graben und einer Gate-Elektrode des Transistors kann vor dem Spalten 120 gebildet werden, zum Beispiel. Es kann möglich sein, den Siliziumkarbid-Wafer zu spalten 120, nachdem alle Strukturen des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelememts an der Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers gebildet wurden. Zum Beispiel kann der Siliziumkarbid-Bauelementwafer vereinzelt (z.B. durch Sägen) werden, um eine Mehrzahl von Siliziumkarbid-Bauelementen zu erhalten.
  • Der Transistor kann ein Feldeffekttransistor (z.B. ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET; metal oxide semiconductor field effect transistor) oder ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT; insulated gate bipolar transistor)) oder ein Thyristor sein. Das Gate des Transistors kann in einem Gate-Graben positioniert sein, der sich in ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements erstreckt, oder kann auf einer lateralen Oberfläche des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats positioniert sein. Der Transistor kann eine oder mehrere Transistorzellen aufweisen. Zum Beispiel kann das Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat eine oder mehrere Source-Regionen, eine oder mehrere Body-Regionen und eine Drift-Region des Transistors aufweisen. Die eine oder die mehreren Source-Regionen und die Drift-Region können jeweils von einem ersten Leitfähigkeitstyp (z.B. n-dotiert) sein. Die eine oder mehreren Body-Regionen können von einem zweiten Leitfähigkeitstyp (z.B. p-dotiert) sein.
  • Der Transistor kann eine vertikale Transistorstruktur sein, die Strom zwischen einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats und einer Rückseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats leitet. Zum Beispiel kann der Transistor des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements eine Mehrzahl von Source-Dotierungsregionen, die mit einer Source-Verdrahtungsstruktur verbunden sind, eine Mehrzahl von Gate-Elektroden oder ein Gate-Elektroden-Gitter, das mit einer Gate-Verdrahtungsstruktur verbunden ist, und eine Rückseiten-Drain-Metallisierung oder eine Rückseiten-Kollektor-Metallisierung umfassen.
  • Zum Beispiel kann der Siliziumkarbid-Wafer eines von einem Siliziumkarbid-Basissubstrat, einem Siliziumkarbid-Basissubstrat mit einer Siliziumkarbid-Epitaxialschicht, die auf dem Siliziumkarbid-Basissubstrat gewachsen ist, oder eine Siliziumkarbid-Epitaxialschicht sein. Der Siliziumkarbid-Wafer kann ein monokristalliner Siliziumkarbid-Wafer sein oder kann zumindest eine monokristalline Siliziumkarbidschicht aufweisen.
  • Die Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers kann die Seite sein, die verwendet wird, um höher entwickelte und komplexere Strukturen (z.B. Gates von Transistoren) als an der Rückseite des Siliziumkarbid-Wafers zu implementieren. Die Prozessparameter (z.B. Temperatur) und die Handhabung kann zum Bilden von Strukturen auf der Rückseite eingeschränkt sein, um ein Verändern der an der Vorderseite gebildeten Strukturen zu vermeiden.
  • Zum Beispiel können die vertikale Abmessung oder die vertikale Distanz und die Dicke von Schichten orthogonal zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats gemessen werden und eine laterale Richtung und laterale Abmessungen können parallel zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats gemessen werden.
  • Ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement, das auf dem Siliziumkarbid-Wafer gebildet werden soll, kann ein Leistungshalbleiterbauelement sein. Das Leistungshalbleiterbauelement oder eine elektrische Struktur (z. B. Transistor des Siliziumkarbid-Bauelements oder eine Diode) des Leistungshalbleiterbauelements kann zum Beispiel eine Durchbruchspannung oder Sperrspannung von mehr als 100 V (z.B. eine Durchbruchspannung von 200 V, 300 V, 400 V oder 500 V), oder mehr als 500 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 600 V, 700 V, 800 V oder 1000 V) oder mehr als 1000 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 1200 V, 1500 V, 1700 V, 2000 V, 3300 V oder 6500 V) aufweisen.
  • Vorangehend und nachfolgend sind Beispiele in Verbindung mit einem Siliziumkarbid-Wafer beschrieben. Alternativ kann ein Breiter-Bandabstand-Halbleiterwafer verarbeitet werden, z.B. aufweisend ein Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterial, das unterschiedlich zu Siliziumkarbid ist. Der Breiter-Bandabstand-Halbleiter-Wafer kann einen Bandabstand aufweisen, der größer ist als der Bandabstand von Silizium (1,1 eV). Zum Beispiel kann der Breiter-Bandabstand-Halbleiterwafer ein Siliziumcarbid (SiC) -Wafer oder ein Galliumarsenid (GaAs) -Wafer oder ein Galliumnitrid (GaN) -Wafer sein.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Ein Verarbeiten des Breiter-Bandabstand-Halbleiterwafers kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt sind.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100a zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers, z.B. umfassend ein Implantieren von Ionen durch zumindest einen Abschnitt einer porösen Schicht des Siliziumkarbid-Wafers. Das Verfahren 100a kann ein Implantieren 110a von Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer durch zumindest einen Abschnitt einer porösen Siliziumkarbidschicht des Siliziumkarbid-Wafers an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers umfassen, um eine Absorptionsschicht in dem Siliziumkarbid-Wafer zu bilden. Das Verfahren 100a kann ferner ein Spalten 120a des Siliziumkarbid-Wafers entlang der Absorptionsschicht, zumindest durch ein Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers mit Licht der Zielwellenlänge, umfassen, um einen Siliziumkarbid-Bauelementwafer und einen übrigen Siliziumkarbid-Wafer zu erhalten.
  • Beispielsweise kann die poröse Siliziumkarbidschicht des Siliziumkarbid-Wafers gemäß einem vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Verfahren gebildet werden, vor einem Implantieren 11a der Ionen. Ein Implantieren der Ionen durch die poröse Siliziumkarbidschicht kann ein Bilden der Absorptionsschicht mit einer erhöhten Distanz zu der Oberfläche (z.B. Einer Vorderseitenoberfläche) des Siliziumkarbid-Wafers ermöglichen. Zum Beispiel können weniger Defekte an der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers auftreten, wenn die Ionen durch die poröse Siliziumkarbidschicht implantiert werden. Zum Beispiel kann bei dem Bilden zumindest eines Abschnitts der Absorptionsschicht innerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht der Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht erhöht werden.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die in 2 gezeigten Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend (z. B. 1 und 3-7h) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200a, das eine poröse Siliziumkarbidschicht 230a umfassen kann. Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200a kann ferner ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat 210a, z.B. aufweisend eine 4H-Kristallstruktur und eine Metallisierungsstruktur 220a, die an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 210a positioniert ist, umfassen. Die poröse Siliziumkarbidschicht 230a kann zwischen der Vorderseite und einer Rückseitenoberfläche 245a des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 210a positioniert sein.
  • Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200a kann gemäß einem vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Verfahren gebildet werden. Zum Beispiel kann ein Bereitstellen der porösen Siliziumkarbidschicht 230a eine verbesserte Herstellung des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200a ermöglichen.
  • Zum Beispiel kann das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200a eine Rückseitenschicht 240a umfassen, die an einer Rückseite des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200a positioniert ist und die Rückseitenfläche 245a bereitstellt. Die Rückseitenschicht kann zum Beispiel eine nicht-poröse Schicht sein. Alternativ kann sich die poröse Siliziumkarbidschicht zu der Rückseitenoberfläche 245a des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats erstrecken. Anders ausgedrückt ist es möglich, dass die Rückseitenschicht 240a eine poröse Schicht ist.
  • Zum Beispiel kann die Rückseiten-Siliziumkarbidschicht 240a des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 200a eine Dicke von zumindest 50 nm aufweisen und/oder zumindest teilweise eine 3C-Kristallstruktur aufweisen. Beispielsweise kann die 3C-Kristallstruktur der Rückseitensiliziumkarbidschicht 240a durch Spalten des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200a von einem Siliziumkarbid-Wafer verursacht werden.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die in 3 gezeigten Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend (z. B. 1-2 und 4-7h) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200. Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200 kann ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat 210 umfassen, z.B. aufweisend eine 4H-Kristallstruktur. Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200 kann ferner eine Metallisierungsstruktur 220 aufweisen, die an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 210 angeordnet ist.
  • Zum Beispiel kann das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200 eine Rückseitensiliziumkarbidschicht 230 aufweisen, die an einer Rückseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 210 positioniert ist. Zum Beispiel kann die Rückseitenschicht eine Dicke von zumindest 30 nm (oder von zumindest 50 nm, von zumindest 100 nm, oder von zumindest 150 nm) und/oder von höchstens 300 nm (oder von höchstens 200 nm, oder von höchstens 150 nm) aufweisen. Die Rückseiten-Siliziumkarbidschicht 230 kann eine 3K-Kristallstruktur aufweisen. Beispielsweise kann eine Dicke des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 220 höher sein als die Dicke der Rückseiten-Siliziumkarbidschicht 230.
  • Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement 200 unter Verwendung des Verfahrens 100 gebildet worden sein. Eine Dicke des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200 kann höchstens 300 µm (oder höchstens 200 µm, oder höchstens 100 µm oder höchstens 50 µm oder höchstens 20 µm) sein, zum Beispiel. Die Rückseiten-Siliziumkarbidschicht 230 kann ein übriger Teil der Absorptionsschicht sein, z.B. auf der Rückseite des übrigen Siliziumkarbid-Wafers übrig bleibend, nach einem Spalten des Siliziumkarbid-Wafers. Die dünne Rückseiten-Siliziumkarbidschicht 230, die die 3C-Kristallstruktur aufweist, hat möglicherweise keinen bedeutenden Einfluss auf einen Parameter des Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements 200, z.B. im Vergleich zu einem Einfluss des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats 220, das die 4H-Kristallstruktur aufweist. Der Kontaktwiderstand zu einer Rückseitenmetallisierung kann durch diese Schicht reduziert werden, z.B. durch den geringeren Bandabstand und das höheren Defekt/Dotierungsniveau.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die in 4 gezeigten Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend (z. B. 1-3 und 5-7h) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm 500, das eine erste und eine zweite Leerstellenkonzentration 510, 520 in Abhängigkeit von der Tiefe eines Siliziumkarbid-Wafers (z.B. die vertikale Distanz von der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers) zeigt. Die Leerstellen oder Defekte können durch eine Implantation von Ionen zum Bilden einer Absorptionsschicht (z.B. in einer Region des Siliziumkarbid-Wafers, aufweisend eine maximale Leerstellenkonzentration) verursacht werden.
  • Eine kritische Leerstellenkonzentration 505 zeigt eine Grenze von Defekten oder Leerstellen einer Schicht an, die ein Hochqualitäts-Epitaxialwachstum auf der Schicht erlaubt. Beispielsweise können Stickstoffionen mit einer ersten Implantationsdosis (z.B. kritische Dosis) implantiert werden, die zu der ersten Leerstellenkonzentration 510 führt, und mit einer höheren zweiten Implantationsdosis, die zu der zweiten Leerstellenkonzentration 520 führt. Beispielsweise sind an der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers (Tiefe 0 nm) beide Leerstellenkonzentrationen 510, 520 niedriger als die kritische Leerstellenkonzentration 505.
  • Vor einem epitaxialen Wachstum kann jedoch eine Oberflächenschicht einer Dicke x, z.B. 90 nm, entfernt werden, was zu einer erhöhten Leerstellenkonzentration an der Oberfläche (z.B. neue Oberfläche) des Siliziumkarbid-Wafers führt, d.h. die Leerstellenkonzentration, die bei der Tiefe x in dem Diagramm 500 angezeigt ist. Wie ersichtlich ist, ist die zweite Leerstellenkonzentration 520 über der kritischen Grenze, was möglicherweise zu epitaxialem Wachstum mit schlechter Qualität führt. Die erste Leerstellenkonzentration 510, die der ersten Implantationsdosis entspricht, ist jedoch an der kritischen Grenze und ermöglicht somit ein Wachsen einer Hochqualitäts-Epitaxialschicht, zum Beispiel. Die erste Leerstellenkonzentration 510 kann durch Implantieren von Stickstoffionen mit einer kombinierten Implantationsdosis (z.B. in drei nachfolgenden Implantationsschritten) von 1,35·1016 cm-2 erreicht werden, zum Beispiel.
  • Durch ein Verwenden von Konzepten, die vorangehend und nachfolgend vorgeschlagen sind, kann es möglich sein, die Leerstellenkonzentration 520 an der Oberflächenregion, z.B. von der Tiefe von 0 nm zu zumindest die Tiefe x (z.B. 90 nm), bei einem Implantieren der Ionen mit der zweiten Implantationsdosis zu reduzieren. Beispielsweise kann während einem Implantieren der Ionen mit der zweiten Implantationsdosis der Siliziumkarbid-Wafer erwärmt werden und/oder die Ionen können in nachfolgenden Schritten (in einer Kombination, die zu der zweiten Implantationsdosis führt) eingesetzt werden, wobei die Oberflächendefektdichte zwischen nachfolgenden Schritten reduziert werden kann. Folglich kann auch bei einem Implantieren der Ionen mit der zweiten Implantationsdosis (z.B. höher als die kritische Dosis) nach einem Entfernen der Oberflächenschicht eine Hochqualitäts-Epitaxialschicht auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers gewachsen werden.
  • Zum Beispiel um die erste und zweite Leerstellenkonzentration 510, 520 zu erhalten, wird ein Siliziumkarbid-Wafer mit drei Implantationsschritten mit Energien von z.B. 1200keV, 1000keV und 800keV mit Stickstoffionen implantiert, um beispielsweise einen breiteren Schadenspeak zu ermöglichen. Eine ordnungsgemäße epitaxiale Qualität kann bis zu einer Implantationsdosis von 1,35- 1016 cm-2 erreicht werden, während Oberflächenunregelmäßigkeiten (z.B. die zu einem schlechten epitaxialen Wachstum führen) oberhalb einer Implantationsdosis von 1,35·1016 cm-2 beginnen können, z.B. sie können bei einer Dosis von 1,80·1016 cm-2 auftreten. Aus Experimenten und Simulationen von Phosphor (nicht gezeigt) und stickstoffimplantierten Wafern kann abgeleitet werden, dass eine Oberflächenleerstellenkonzentration von z.B. 3·1022 cm-2 eine Grenze für ordnungsgemäßes epitaxiales Wachstum (z.B. unabhängig von implantierten Spezies) sein kann.
  • Wenn beispielsweise Phosphoratome implantiert werden, um die Absorptionsschicht zu bilden, kann eine maximale Implantationsdosis ohne schwerwiegende Auswirkungen auf die epitaxiale Qualität (z.B. eine Qualität einer epitaxialen Schicht, die auf der Oberfläche gewachsen ist) 1,8 1015cm-2 sein, und wenn Stickstoffatome implantiert werden, kann die maximale Implantationsdosis 13,5 1015 cm-2 sein. Beispielsweise kann ein stärkerer Einfluss auf eine Absorption (z.B. ein höherer Absorptionskoeffizient) nach einer Stickstoffimplantation beobachtet werden (z.B. aufgrund einer höheren Implantationsdosis), während eine gute Oberflächenmorphologie erhalten wird. Beispielsweise wird möglicherweise nur in Spektralregionen von bereits ausgeprägter Absorption die Absorption weiter erhöht, z.B. werden möglicherweise keine neuen Absorptionsränder (z.B. Wellenlängenbereiche mit hohem Absorptionskoeffizienten) erzeugt.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die in 5 gezeigten Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend (z. B. 1-4 und 6-7h) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 6 zeigt ein schematisches Diagramm 600, das einen Reflexionsgrad und einen Transmissionsgrad des Siliziumkarbid-Wafers in Abhängigkeit von einer Zielwellenlänge zeigt. Die Absorption von Licht in dem Siliziumkarbid-Wafer ist bei niedrigen Werten von Reflexionsgrad und Transmissionsgrad hoch.
  • Das Diagramm 600 zeigt zwei beispielhafte Skizzen einer Übertragung von Licht durch einen Siliziumkarbid-Wafer, wobei eine erste Übertragungsleitung 610 die Übertragung von Licht durch einen undotierten Siliziumkarbid-Wafer zeigt und eine zweite Übertragungsleitung 620 die Übertragung von Lich durch einen dotierten Siliziumkarbid-Wafer zeigt, z.B. aufweisend eine Absorptionsschicht, die mit Phosphor P dotiert ist. Alternativ kann der Siliziumkarbid-Wafer mit Stickstoff N dotiert sein, zum Beispiel, um die Absorptionsschicht zu bilden. Wie in 6 zu sehen ist, ist bei einer Wellenlänge von z.B. etwa 400 nm ein erster Unterschied 630a zwischen den Werten der Übertragungsleitungen 610 und 620 hoch, sodass bei dieser Wellenlänge ein Licht, das zu dem Siliziumkarbid-Wafer mit einer Absorptionsschicht gestrahlt wird, durch das (z.B. undotierte) Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers außerhalb der Absorptionsschicht hindurch überträgt und innerhalb der Absorptionsschicht zu einem hohen Betrag absorbiert wird. Daher ist eine Wellenlänge von etwa 400 nm eine geeignete Zielwellenlänge zum Spalten des Siliziumkarbid-Wafers, zum Beispiel. Ferner beginnt ein zweiter Unterschied 630b zwischen der ersten und zweiten Übertragungsleitung 610, 620 bei Wellenlängen von etwa 500 nm zuzunehmen. Deshalb kann alternativ oder zusätzlich eine Zielwellenlänge von zumindest 500 nm zum Spalten des Siliziumkarbid-Wafers verwendet werden.
  • Zum Beispiel kann bei Wellenlängen von 300 nm und höher die Absorption von undotiertem Siliziumkarbid niedriger sein als die Absorption von dotiertem Siliziumkarbid (nicht in 6 gezeigt). Folglich kann bei diesen Wellenlängen ein höherer Lichtbetrag innerhalb der Absorptionsschicht absorbiert werden, sodass ein Spalten der Absorptionsschicht möglich sein kann.
  • Beispielsweise zeigen für sowohl die P- und N-Implantation Absorptionsmessungen eines Siliziumkarbid-Wafers mit einer Absorptionsschicht eine Erhöhung bei der Absorption um 400 nm (und über 500 nm). Der Absorptionseffekt ist z.B. bei der N-Implantation größer, mit einer Erhöhung um etwa das Zweifache aufgrund einer 300 nm-Schicht (z.B. Dicke der Absorptionsschicht) in einem 350 µm dicken Wafer (z.B. Siliziumkarbid-Wafer). Die lokale Absorption in der Implantationsschicht (z.B. Absorptionsschicht) kann etwa 1000 mal größer sein als in dem Substrat, z.B. Siliziumkarbidmaterial außerhalb der Absorptionsschicht.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die in 6 gezeigten Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend (z. B. 1-5 und 7a-7h) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 7A-7h zeigen ein Beispiel eines Verfahrens zum Spalten eines Halbleiterwafers entlang einer implantierten Schicht durch Laser-Beleuchtung. Ein Siliziumkarbid (SiC)-Wafer 300 kann bereitgestellt sein. Der Siliziumkarbid-Wafer 300 kann ein 4H-SiC-Wafer mit einer Oberfläche, die für Epitaxie vorbereitet ist, sein. Ionen können in den Siliziumkarbid-Wafer 300 mit einer sehr hohen Dosis implantiert werden, um eine Unter-Oberflächen-Amorphisierung / Übersättigung, z.B. in einem Unter-Oberflächen-Bereich 312, zu erzeugen. Die Implantation kann mit einer hohen Dosis in eine Tiefe von z.B. 0,5 - 5µm mit einer von mehreren der folgenden Charakteristika durchgeführt werden. Die Dosis in dem Bereich des Tiefenpeaks (z.B. Bereichsende) kann größer sein als eine amorphe Dosis. Beispielsweise kann bei späteren Temper-/Ausheilprozessen eine Poly-Rekristallisation des amorphen SiC auftreten, das z.B. teilweise 3C SiC (z.B. 3C SiC kann einen geringeren Bandlabstand aufweisen (z.B. 2,4eV), z.B. im Vergleich zu 4H SiC (z.B. 3,2eV)) aufweist. Alternativ oder zusätzlich können Ionen mit einer Implantationsdosis implantiert werden, die größer als eine Löslichkeit in dem SiC ist, z.B. bei späteren Temperprozessen können sich Segregationen der implantierten Ionen in dem SiC (z.B. Al→Aluminumkarbid (AlC), Ta→TaC, B→BC, Ti→TiC, Ni→Ni2Si) bilden. Alternativ oder zusätzlich können die implantierten Ionen nach ihrer Integration in das SiC-Kristallgitter (z.B. N, V, B, Ar, C, Ni, Si, Ti) ein starkes Absorptionsband bilden.
  • Zum Beispiel kann nach der Implantation ein epi (epi: epitaxialer) Prozess ausgeführt werden, wie in 7b gezeigt ist. Eine epitaxiale Schicht 320 kann gewachsen werden. Die epitaxiale Schicht 320 kann zumindest eine von einer Drainschicht, einer Pufferschicht, einem Rückseitenemitter und einer Driftschicht eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements umfassen, das zum Beispiel ein Transistor oder eine Diode sein kann. Insbesondere kann die epitaxiale Schicht 320 gewachsen werden, bevor der Siliziumkarbid-Wafer gespalten wird. Eine Dicke der epitaxialen Schicht kann zumindest so groß sein wie der größere der beiden Dickenwerte für a) eine gewünschte elektrische Blockierfähigkeit; b) die geforderte mechanische Stabilität für eine Abspaltungsschicht. Während einer Epitaxie kann der vergrabene implantierte Bereich zumindest teilweise ausheilen und kann eine Absorptionsschicht 310 (z.B. die Absorptionsschicht 310 kann bei einer Wellenlänge sein, bei der der SiC-Wafer 300 im Wesentlichen transparent oder im Wesentlichen opak ist) bilden. Z.B. kann ein Epi-Wachstum zusammen mit einer Rekristallisation der amorphen Region / Präzipitation / Hochdosis-Dotierung durchgeführt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können die vorangehend oder nachfolgend (z.B. in der Beschreibung, die sich auf 1 oder 2 bezieht) beschriebenen Konzepte zum Bilden der Absorptionsschicht 310 verwendet werden. Beispielsweise kann die Absorptionsschicht durch Implantieren von Ionen gebildet werden, während der SiC-Wafer 300 eine Temperatur von zumindest 300°C aufweist. Zum Beispiel können die Ionen in zumindest zwei Implantationsprozessen mit zumindest einer ersten und einer zweiten Implantationsdosis implantiert werden. Zum Beispiel kann der SiC-Wafer 300 getempert werden und/oder eine dünne epitaxiale Schicht kann auf einer Oberfläche des SiC-Wafers 300 gewachsen sein, durch die die Ionen implantiert werden, zwischen einem Implantieren der ersten und zweiten Implantationsdosis. Beispielsweise kann eine poröse Schicht gebildet werden und/oder zum Bilden der Absorptionsschicht 310 können die Ionen durch zumindest einen Abschnitt einer porösen Schicht des SiC-Wafers 300 (die poröse Schicht ist in 7a bis 7h nicht gezeigt) implantiert werden.
  • Anschließend kann, wie in 7c gezeigt ist, eine Prozesssequenz, die für ein jeweiliges SiC-Bauelement erforderlich ist, auf der Vorderseite des SiC-Wafers (z.B. Implantation von Dotierungsbereichen 330, 332, Herstellen von Grabenstrukturen, Metallisierungen 334, etc.) ausgeführt werden. Zum Beispiel können Implantatwannen, Metallschichten und/oder Gräben gebildet werden.
  • Optional kann ein Vorderseitenträger 340 an die Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers 300 angebracht werden. Eine Laserbeleuchtung von der Rückseite kann durchgeführt werden (gezeigt in 7d, wobei das Laserlicht schematisch durch Lichtstrahlen 350, 352 dargestellt ist), z.B. zum SiC-Spalten innerhalb der Absorptionsschicht, z.B. nach einem Fertigstellen der Bauelementvorderseite. Der Wafer kann auf der Rückseite auftreffen / von der Rückseite bestrahlt werden, z.B. unter Verwendung eines Lasers, wobei der Wafer für die verwendete Wellenlänge des Laserlichts weitgehend transparent sein kann, während die Absorptionsschicht für die verwendete Wellenlänge des Laserlichts jedoch möglicherweise nicht transparent ist. In der Absorptionsschicht können ca. 10% und/oder zumindest 10% oder zumindest 30% oder zumindest 50% oder zumindest 70% oder zumindest 90% der Laserenergie absorbiert werden und folglich entsteht möglicherweise keine Beschädigung der Metallstrukturen an der Wafervorderseite.
  • Aufgrund der in der Absorptionsschicht freigesetzten Laserleistung kann ein Zersetzung des SiC in diesem Bereich resultieren, was zu einem Abheben führen kann, wie in 7e gezeigt ist. Folglich können zwei Teilwafer erhalten werden: a) ein Systemwafer oder Siliziumkarbid-Bauelementwafer 360, der die Driftzone, eine optionale Pufferzone, eine Drainzone (in dem Fall einer Diode oder eines IGBT auch Emitterzone) und/oder die Vorderseiten-Bauelementsstrukturen umfassen kann, zum Beispiel; b) ein Restwafer oder ein übrig bleibender Siliziumkarbid-Wafer 362, der für einen Regenerierungsprozess geeignet ist (z.B. Wachstum einer epi-Schicht mit einer Dicke, die z.B. etwa der Abspaltungsdicke entspricht), kann erhalten werden, um wieder als ein Substrat für einen weiteren Prozesszyklus bereitgestellt zu werden, wie vorangehend beschrieben ist, zum Beispiel. Der Systemwafer 360 kann von dem Regenerierwafer 362 abgehoben werden. Gegebenenfalls kann der Trennprozess des Systemwafers von dem Restwafer auch durch thermomechanische Beanspruchung während und/oder nach der Laserbestrahlung unterstützt werden, zum Beispiel.
  • Der Systemwafer 360 kann einer Rückseitenkontaktmetallisierung und einem nachfolgenden Vereinzeln des Chips (gezeigt in 7f-h) unterzogen werden.
  • Beispielsweise kann ein ohmscher Rückseitenkontakt 370 gebildet werden. Ein Kleben an einen Glasrahmen und/oder der Siebdruck kann durchgeführt werden, zum Beispiel. Beispielsweise ein Rückseiten-Leistungsmetall 372 gesintert werden. Es ist möglich, eine Planarisierung der Rückseite, ein Entfernen des Vorderseiten-Glasträgers 340, ein Testen, ein Befestigen des Siliziumkarbid-Bauelementwafers 360 auf einem Sägeband 374 und/oder z.B. Chip-Separation durchzuführen, zum Beispiel.
  • Mehr Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Die in 7A bis 7h gezeigten Ausführungsbeispiele können ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend oder nachstehend (z. B. 1-6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • Beispiele beziehen sich auf ein Spalten von Siliziumkarbid (SiC)-Wafern mit einer epitaxialen Schicht durch Laserabhebung und auf ein Bilden einer Absorptionsschicht zum Spalten des SiC-Wafers. Es wird beispielsweise vorgeschlagen, z.B. mittels Ionenimplantation vor einem epitaxialen Wachstum einer Driftzone / Pufferzone / Drainzone, eine Schicht knapp unter der Oberfläche des SiC-Wafers zu erzeugen, die z.B. im Wesentlichen aus SiC besteht und einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der um z.B. zumindest eine Größenordnung in einem bestimmten Wellenlängenbereich höher ist als der SiC-Wafer selbst. Somit ist für den Spaltprozess ein Fokussieren des Lasers möglicherweise nicht länger notwendig und die Dicke der Schicht, die abgespalten ist, kann die Summe der Implantationstiefe und Epitaxiedicke sein. Bauelemente, die für ein Anwenden des Verfahrens geeignet sind, können SiC-basierte Leistungs-MOSFETs, Dioden, J-FETs (J-FET: Übergangs-Feldeffekttransistor; junction-field effect transistor), IGBTs etc. sein.
  • Beispielsweise kann für dünne Wafer die Verwendung eines Trägerwafers (befestigt an der Vorderseite, z.B. Systemseite) vorteilhaft sein. Die Dicke des Systemwafers kann minimal (z.B. < 100 µm, < 50 µm oder sogar < 30 µm) gehalten werden, da die mechanische Kraft, die für ein Spalten und für die Rückseitenmetallisierung erforderlich ist, durch den Trägerwafer (z.B. einen Glasträger) sichergestellt werden kann, zum Beispiel.
  • Ferner können vor dem Spalten tiefe Gräben an den Bauelementsbegrenzungen/Rändern (z.B. in Sägerahmen) geätzt werden, die die Absorptionsschicht (gegebenenfalls kann die Absorptionsschicht als Ätzstopp und/oder Markierungsschicht verwendet werden) erreichen können. Nach dem Spalten können die Bauelemente bereits als einzelne Chips auf dem Träger zur Verfügung stehen. Die Abstände zwischen den Chips können vorübergehend durch ein leicht trennbares Medium wie beispielsweise Epoxid oder Aufschleuder-Silizium gefüllt werden. Vor dem Entfernen des Trägerwafers kann der Systemwafer an einen permanent leitfähigen Träger gebondet werden: z.B. an einen Metallträger (z.B. Molybdän (Mo), Kupfer (Cu), etc.) gelötet, diffusionsgelötet oder reibgeschweist werden. Der Systemwafer kann somit auch mit einer sehr geringen Halbleiterdicke mechanische Stabilität aufweisen. Der leitfähige Träger kann auch entlang der Bauelementsbegrenzungen (z.B. mittels Laserablation) getrennt werden und kann in seinem vollständigen Zustand Teil des Bauelements bleiben.
  • Auch ein Bonden/ eine Adhäsion des Systemwafers auf einen ausreichend stabilen Glasrahmen ist möglich. Es kann vorteilhaft sein, wenn Glasbrücken den Rahmen entlang der Sägerahmenbereiche (z.B. der Sägerahmenbereiche zum Vereinzeln) stabilisieren. In diesem Fall kann z.B. eine Rückseitenkontaktverstärkung durch einen Siebdruck und/oder einen Tiefdruck möglich sein, zum Beispiel umfassend eine Rakel, in der Bereiche zwischen den Glasbrücken gefüllt werden (Cu, Ag, Paste, nachfolgende Trocknungs- und Sinterschritte, zum Beispiel). Nach einem Sintern der Metallisierungsbereiche und vor einem Vereinzeln kann ein Planarisierungsschritt umfasst sein.
  • Durch ein Verwenden von zumindest einem der vorgeschlagenen Konzepte kann ein gutes Steuern der Dicke des Abspaltungs-Systemwafers und dem Schutz der Vorderseiten-Metallisierung durch die opaken Charaktristika der Absorptionsschicht mit der verwendeten Laserwellenlänge erreicht werden. Im Vergleich zu anderen Spaltkonzepten kann es möglich sein, den Abspaltungs-Prozess nach Fertigstellung der Vorderseite auszuführen. Somit können relativ kosten- und zeitaufwändige Hochtemperaturträger ausgelassen werden. Ferner haben die Defekte, die üblicherweise in dem Startsubstrat existieren, möglicherweise keine negative Auswirkung auf die elektrische Langzeitstabilität der Bauelemente, da die Migration solcher Effekte in dem Verlauf der sogenannten bipolaren Verschlechterung bei dem Betrieb des Gerätes erfolgen kann, z.B. zu einer Zeit, wenn das Substrat bereits entfernt wurde. Eine Wiederverwendung der SiC-Wafer kann ermöglicht werden. Die Waferkosten heutzutage können ca. 50% der gesamten Chipkosten betragen. Vorgeschlagene Konzepte können ultradünne Waferprozesse mit SiC-Bauelementen ähnlich zu Silizium-Leistungsfeldeffekttransistoren (z.B. bessere thermomechanische Charakteristika, reduzierter Beitrag von Widerstand von SiC-Substraten) ermöglichen.
  • Nach dem Spalten können die Bauelemente zum Beispiel Rückstände der Absorptionsschicht auf den Chiprückseiten aufweisen. In dem Fall, dass die resultierende Rückseitenrauhigkeit für einen verbesserten Rückseitenkontakt genutzt wird, kann die Oberflächenrauhigkeit charakteristisch für Bauelemente sein, die gemäß zumindest einem der vorgeschlagenen Konzepte gebildet wurden. Ferner kann die höhere Defektdichte innerhalb dieser Schicht ein deutlicher Hinweis auf die Verwendung des vorgeschlagenen Konzepts sein. Die Chip-Dicke kann Informationen geben, dass ein vorgeschlagener Spaltprozess/ein Trägerkonzept irgendeiner Form verwendet wird, da die Erzeugung sehr dünner SiC-Chips, z.B. nur mittels Schleifen, relativ kosten- und zeitaufwendig sein kann.
  • SiC-Wafer können teuer sein und haben möglicherweise nur die Funktion eine mechanische Stütze und eine Keimbasis für das epitaxiale Wachstum einer aktiven Driftzone zu sein, die in der Lage ist zu blockieren, zum Beispiel. Hinsichtlich der elektrischen Charakteristika kann der Wafer einen unerwünschten Widerstand hinzufügen, weshalb z.B. ein möglichst großer Abschnitt des Wafers nach einer Verarbeitung gemäß einigen Konzepten (z.B. mit einer Zieldicke - 110 µm bei Annahme einer Waferdicke von 350 µm) möglicherweise durch Schleifen von der Vorderseite entfernt wird. Dieser Schleifprozess kann kosten- und zeitaufwendig sein, da SiC ein hartes Material ist und das abgeriebene teure monokristalline SiC für eine weitere Verarbeitung verloren ist. Es kann ein Aspekt sein, Wege zu finden, um den nicht benötigten Abschnitt des SiC-Wafers auf eine zerstörungsfreie Art (z.B. anstelle von Schleifen) zu trennen und denselben als einen Startwafer für eine weitere (Wieder-)Verwendung bereitzustellen. Somit können die relativen Grundmaterialkosten des SiC-Startwafers erheblich reduziert werden, da in dem Fall einer wiederholten Wiederverwendung in dem Gesamtprozess der proportionale Waferverbrauch z.B. in dem Fall einer 5-fachen Wiederverwendung auf ~ 20% reduziert werden kann. Es kann notwendig sein, in der Lage zu sein, eine bestimmte Dicke des Wafers mit einer hohen Genauigkeit abspalten zu können.
  • Einige Referenz-Spaltkonzepte können Wasserstoffimplantation und Tempern verwenden. Zum Beispiel werden abhängig von der Implantationstiefe (Implantationsenergie) möglicherweise nur dünne Schichten abgespalten. Um 20-40 µm (z.B. Dicke für einen späteren SiC-Chip) abzuspalten, wären hohe Implantationsenergien, die gleichzeitig hohem Ionenstrom benötigen, erforderlich. Aufgrund einer thermischen Induktion des Abspaltungsprozesses bei einigen Prozessen in einem Bereich von 800°C - 1200°C ist dies möglicherweise nicht kompatibel mit Hochtemperaturprozessen wie SiC-Epitaxie (z.B. ungefähr 1600°C), Dotierstoffaktivierungstempern (z.B. ungefähr 1800°C) und möglicherweise Grabenverrunden (z.B. ungefähr 1500°C). Dies kann entweder zu einer zu frühen teilweisen Abspaltung von dem Systemwafer führen oder ein Auslassen des Spaltprozesses kann aufgrund von Wasserstoffdiffusion resultieren, zum Beispiel gemäß einigen Konzepten. Folglich können einige Abspaltungsprozesse nur vor einer Epitaxie in Kombination mit einem hochtemperaturkompatiblen Trägersystem verwendet werden, zum Beispiel.
  • Einige Verfahren können auf der Bestrahlung unter Verwendung eines fokussierten Lasers, der zum Beispiel eine Wellenlänge innerhalb des Absorptionsabstands von SiC aufweist, basieren. In dem Fokuspunkt kann durch eine hohe Photonendichte ein Ladungsträgerplasma erzeugt werden, das wiederum eine Absorption erhöhen kann, zum Beispiel. Folglich kann ein positiver Rückkopplungsmechanismus resultieren, der es z.B. erlaubt, das SiC lokal zu zersetzen und somit ein Spaltniveau zu erzeugen, das nachfolgend für den Spaltprozess mit unterstützender thermomechanischer Beanspruchung verwendet werden kann. Das Spaltniveau kann durch die Qualität des optischen Systems beeinflusst werden und wird möglicherweise nicht automatisch im Hinblick auf die aktive Zone des Bauelements angepasst. Beispielsweise kann der Spaltprozess ausgeführt werden, wenn ein Verarbeiten der Bauelemente mehr oder weniger abgeschlossen ist (kurzer Dünnwafer-Prozess). Beispielsweise kann der Wafer an der Vorderseite bereits metallisiert sein. Wenn die Waferrückseite durch den Laser bestrahlt wird und das Laserlicht nicht sofort vollständig in der Fokusebene absorbiert wird, kann die Laserleistung, die zu der Vorderseite durchstrahlt, beispielsweise die Metall / Halbleiter-Schnittstelle dort beschädigen.
  • Ein Herstellen einer mechanischen trennenden Schicht kann z.B. durch Bonden einer dünnen monokristallinen SiC-Schicht an eine strukturierte Nitridschicht und/oder durch Herstellen von porösem SiC mit einem nachfolgendem epitaxialem Wachstum ermöglicht werden. Vorgestellte Konzepte schlagen z.B. eine Optimierung der Implantationsdosis und unter anderem verschiedene Maßnahmen zur Waferregenerierung vor.
  • Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
  • Die Beschreibung und Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Offenbarung dar. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur darstellenden Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
  • Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen, Prozesse, Operationen, Schritte oder Funktionen, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht als innerhalb der speziellen Reihenfolge vorliegend aufzufassen ist, außer anderes ist explizit oder implizit, beispielsweise aus technischen Gründen, angegeben. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilhandlungen, -funktionen, - prozesse -operationen oder -schritte umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können umfasst sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
  • Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims (34)

  1. Ein Verfahren (100) zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers (300), das Verfahren (100) umfassend: Implantieren (110) von Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer (300), um eine Absorptionsschicht (310) in dem Siliziumkarbid-Wafer (300) zu bilden, wobei für Licht einer Zielwellenlänge ein Absorptionskoeffizient der Absorptionsschicht (310) zumindest das 100-fache eines Absorptionskoeffizienten eines Siliziumkarbidmaterials des Siliziumkarbidwafers (300) außerhalb der Absorptionsschicht ist; und Spalten (120) des Siliziumkarbid-Wafers (300) entlang der Absorptionsschicht (310), zumindest durch ein Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers (300) mit Licht der Zielwellenlänge, um einen Siliziumkarbid-Bauelementwafer (360) und einen übrigen Siliziumkarbid-Wafer (362) zu erhalten.
  2. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei eine Temperatur des Siliziumkarbid-Wafers während des Implantierens der Ionen zumindest 300°C ist.
  3. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, das Implantieren (110) der Ionen umfassend: Implantieren von Ionen mit einer ersten Implantationsdosis; Erhalten einer Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten; und Implantieren von Ionen mit einer zweiten Implantationsdosis, nach einem Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten.
  4. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 3, wobei die erste Implantationsdosis höchstens 1,35·1016 cm-2 ist und die zweite Implantationsdosis höchstens 1,35·1016 cm-2 ist.
  5. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 3 oder 4, ein Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten umfassend: Tempern des Siliziumkarbid-Wafers nach dem Implantieren der Ionen mit der ersten Implantationsdosis.
  6. Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Ionen mit der ersten Implantationsdosis mit einer ersten Implantationsenergie implantiert werden und die Ionen mit der zweiten Implantationsdosis mit einer zweiten Implantationsenergie implantiert werden, wobei sich die zweite Implantationsenergie um zumindest 5% von der ersten Implantationsenergie unterscheidet.
  7. Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, ein Erhalten der Waferoberfläche mit reduzierten oberflächennahen Kristalldefekten umfassend: Bilden einer Siliziumkarbidschicht auf einer ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers nach dem Implantieren der Ionen mit der ersten Implantationsdosis von der ersten Seite.
  8. Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Ionen mit der ersten Implantationsdosis mit einer ersten Implantationsenergie implantiert werden und die Ionen mit der zweiten Implantationsdosis mit einer zweiten Implantationsenergie implantiert werden, wobei die zweite Implantationsenergie höher als die erste Implantationsenergie ist.
  9. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Bilden der Siliziumkarbidschicht ein epitaxiales Wachsen einer Siliziumkarbidschicht oder ein Abscheiden der Siliziumkarbidschicht durch chemische Gasphasenabscheidung umfasst.
  10. Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Siliziumkarbidschicht eine Dicke von zumindest 50 nm und höchstens 200 nm aufweist.
  11. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend Bilden einer porösen Siliziumkarbidschicht an einer ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers.
  12. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 11, wobei die Ionen durch zumindest einen Teil der porösen Siliziumkarbidschicht implantiert werden.
  13. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Absorptionsschicht innerhalb der porösen Siliziumkarbidschicht gebildet wird.
  14. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 11 oder 13, wobei die poröse Siliziumkarbidschicht nach dem Bilden der Absorptionsschicht gebildet wird, wobei sich die poröse Siliziumkarbidschicht vertikal zumindest in eine Region des Siliziumkarbid-Wafers, die die Absorptionsschicht umfasst, erstreckt, wobei eine Implantationsdosis zum Bilden der Absorptionsschicht höchstens 1,35·1016 cm-2 ist.
  15. Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die poröse Siliziumkarbidschicht eine Dicke von zumindest 0,5 µm und von höchstens 2,0 µm aufweist.
  16. Ein Verfahren (100a) zum Verarbeiten eines Siliziumkarbid-Wafers, das Verfahren umfassend: Implantieren (110a) von Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer (300) durch eine poröse Siliziumkarbidschicht des Siliziumkarbid-Wafers (300) an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers (300), um eine Absorptionsschicht (310) in dem Siliziumkarbid-Wafer (300) zu bilden; und Spalten (120a) des Siliziumkarbid-Wafers (300) entlang der Absorptionsschicht (310), zumindest durch ein Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers (300) mit Licht der Zielwellenlänge, um einen Siliziumkarbid-Bauelementwafer (360) und einen übrigen Siliziumkarbid-Wafer (362) zu erhalten.
  17. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zielwellenlänge zwischen 370 nm und 430 nm oder zwischen 620 nm und 720 nm ist.
  18. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend Entfernen einer Oberflächenschicht des Siliziumkarbid-Wafers von einer ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers, wobei eine Dicke der Oberflächenschicht sich von einer ersten Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers in den Siliziumkarbid-Wafer erstreckt, wobei die Oberflächenschicht eine Dicke von weniger als 100 nm aufweist, wobei die Ionen von der ersten Seite implantiert werden, wobei die Oberflächenschicht nach dem Implantieren der Ionen und vor dem Spalten des Siliziumkarbid-Wafers entfernt wird.
  19. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 18, wobei das Entfernen der Oberflächenschicht von der ersten Seite ein Ätzen der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers umfasst.
  20. Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei nach dem Entfernen der Oberflächenschicht von der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers eine maximale Leerstellenkonzentration innerhalb einer Schicht an der ersten Seite des Siliziumkarbid-Wafers höchstens 3·1022 cm-3 ist, wobei die Schicht eine Dicke von 10 nm aufweist und eine Dicke der Schicht sich von der Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers in den Siliziumkarbid-Wafer erstreckt.
  21. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ionen mit einer Implantationsdosis implantiert (110) werden, die höher ist als eine amorphe Dosis, die für eine Amorphisierung von Siliziumkarbidmaterial der Absorptionsschicht (310) erforderlich ist.
  22. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ionen in den Siliziumkarbid-Wafer (300) mit einer Implantationsdosis implantiert (110) werden, die höher ist als eine Löslichkeit der Ionen in dem Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers (300), sodass während einem Tempern des Siliziumkarbid-Wafers (300) eine Präzipitation innerhalb der Absorptionsschicht (310) auftritt.
  23. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die implantierten Ionen zumindest eines von Stickstoffionen, Phosphorionen, Vanadiumionen, Borionen, Argonionen, Kohlenstoffionen, Nickelionen, Siliziumionen, Titanionen, Tantal, Molybdän, Wolframionen, Galliumionen und Aluminiumionen sind.
  24. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Dicke der Absorptionsschicht (310) zumindest 300 nm und höchstens 600 nm ist.
  25. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Absorptionsschicht (310) innerhalb des Siliziumkarbid-Wafers (300) in einer Distanz zu einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Wafers (300) von zumindest 500 nm und höchstens 5 µm gebildet wird.
  26. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Absorptionsschicht (310) eine 3C-Kristallstruktur aufweist und das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbidwafers (300), der die Absorptionsschicht (310) umgibt, eine 4H-Kristallstruktur aufweist.
  27. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest 10 % des Lichts der Zielwellenlänge, das durch das Siliziumkarbidmaterial des Siliziumkarbid-Wafers (300) außerhalb der Absorptionsschicht dringt, von der Absorptionsschicht (310) absorbiert wird.
  28. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest einen der folgenden Verfahrensschritte während und/oder nach dem Bestrahlen des Siliziumkarbid-Wafers (300) mit dem Licht der Zielwellenlänge: (i) Erwärmen des Siliziumkarbid-Wafers (300), (ii) Anwenden von mechanischer Kraft und/oder Beanspruchung an den Siliziumkarbid-Wafer (300) und (iii) Ultraschallbehandlung des Siliziumkarbid-Wafers (300).
  29. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend Wachsen einer epitaxialen Schicht (320) auf einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Wafers (300) vor dem Spalten (120) des Siliziumkarbid-Wafers (300).
  30. Das Verfahren (100) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die epitaxiale Schicht (320) eine Dicke von zumindest 5 µm und von höchstens 300 µm aufweist.
  31. Das Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bilden einer weiteren Absorptionsschicht innerhalb des übrigen Siliziumkarbid-Wafers (362); und Spalten des übrigen Siliziumkarbid-Wafers (362) entlang der weiteren Absorptionsschicht.
  32. Ein Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement (200a), umfassend: ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat (210a), das eine 4H-Kristallstruktur aufweist; eine Metallisierungsstruktur (220a), die an einer Vorderseite des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats (210a) angeordnet ist; und eine poröse Siliziumkarbidschicht (230a), die zwischen der Vorderseite und einer Rückseitenoberfläche (245a) des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats (210a) positioniert ist.
  33. Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement (200a) gemäß Anspruch 32, wobei sich die poröse Siliziumkarbidschicht (230a) zu der Rückseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats (210a) erstreckt.
  34. Das Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement (200, 200a) gemäß Anspruch 32 oder 33, wobei eine Rückseiten-Siliziumkarbidschicht (230, 240a) des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats (210, 210a) eine Dicke von zumindest 50 nm aufweist und zumindest teilweise eine 3C-Kristallstruktur aufweist.
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