本發(fā)明涉及制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，為了使半導(dǎo)體裝置具有較高的擊穿電壓、較低的損失以及可在高溫環(huán)境下使用等，越來(lái)越多地采用碳化硅作為形成半導(dǎo)體裝置的材料。

例如，日本特開(kāi)2014-86446號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)描述了一種切割碳化硅晶片的方法。根據(jù)該切割碳化硅晶片的方法，沿著與由{1-210}面在c面上形成的直線垂直的方向切割碳化硅晶片，然后再沿著與c面上的{1-210}面平行的方向切割碳化硅晶片。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2014-86446號(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

然而，即使在這種切割碳化硅晶片的方法的情況下，也難以抑制崩邊(チッピング)的發(fā)生。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的目的在于提供能夠抑制崩邊的發(fā)生的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法包括以下步驟。準(zhǔn)備具有第一主表面和所述第一主表面相反側(cè)的第二主表面的碳化硅晶片。進(jìn)行沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片的第一切割步驟。在所述第一切割步驟之后，進(jìn)行沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直并且與所述第一主表面實(shí)質(zhì)上垂直的面切割所述碳化硅晶片的第二切割步驟。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以提供能夠抑制崩邊的發(fā)生的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法。

附圖說(shuō)明

圖1為示意性顯示本發(fā)明的實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的流程圖。

圖2為顯示本發(fā)明的實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的第一步驟的示意立體圖。

圖3為顯示半導(dǎo)體元件的構(gòu)造的示意剖視圖。

圖4為顯示本發(fā)明的實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的第二步驟的示意剖視圖。

圖5為在沿著與切割面平行的方向觀察時(shí)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的第三步驟的局部示意剖視圖。

圖6為在沿著與切割面垂直的方向觀察時(shí)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的第三步驟的局部示意剖視圖。

圖7為顯示完成第一切割步驟之后的碳化硅晶片的構(gòu)造的示意平面圖。

圖8為顯示完成第一切割步驟之后的碳化硅晶片的構(gòu)造的示意剖視圖。

圖9為顯示完成第二切割步驟之后的碳化硅晶片的構(gòu)造的示意俯視圖。

圖10為顯示完成第二切割步驟之后的碳化硅晶片的構(gòu)造的示意剖視圖。

圖11為用于說(shuō)明偏離方向的碳化硅基板的示意側(cè)視圖。

圖12為顯示碳化硅半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的示意立體圖。

圖13為顯示本發(fā)明的實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的變體的示意俯視圖。

圖14為顯示比較例的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的示意俯視圖。

具體實(shí)施方式

[本發(fā)明的實(shí)施方式的說(shuō)明]

本發(fā)明人對(duì)崩邊的原因進(jìn)行了如下所述的研究。首先，通過(guò)使用類(lèi)似于日本特開(kāi)2014-86446號(hào)公報(bào)中所述的方法來(lái)切割碳化硅晶片而形成多個(gè)芯片。具體地，首先，將粘合帶粘貼于碳化硅晶片的整個(gè)背面。然后，如圖14所示，在第一切割步驟中，使用刀片4沿著[11-20]方向ch1以規(guī)定間隔切割整個(gè)碳化硅晶片，以形成多個(gè)條狀片斷1c。然后，在第二切割步驟中，使用刀片4沿著與[11-20]方向垂直的[1-100]方向ch2以規(guī)定間隔切割多個(gè)條狀片斷1c中的各個(gè)條狀片斷，以形成多個(gè)芯片1d。需要說(shuō)明的是，在第二切割步驟中的碳化硅晶片的切割面為作為六方晶系碳化硅的解理面的{11-20}面。在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，在碳化硅晶片的厚度方向上用刀片將碳化硅晶片完全切割，但在厚度方向上并不完全切割粘合帶，而是僅部分地切割。粘合帶保持通過(guò)切割碳化硅晶片而形成的各個(gè)芯片以防止芯片飛散。

在光學(xué)顯微鏡下檢查發(fā)生崩邊的多個(gè)芯片以具體研究在所述多個(gè)芯片的各個(gè)芯片中發(fā)生崩邊的位置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，存在在所述多個(gè)芯片的各個(gè)芯片的相同位置處發(fā)生崩邊的傾向。具體地，當(dāng)使用刀片4從碳化硅晶片的主表面的一側(cè)向另一側(cè)切割碳化硅晶片時(shí)，在芯片1d的另一側(cè)的角部處趨于發(fā)生崩邊。當(dāng)在第二切割步驟中沿著作為六方晶系碳化硅的解理面的{11-20}面切割碳化硅晶片時(shí)，在用刀片4機(jī)械地切割片斷1c來(lái)形成四邊形芯片1d之前，碳化硅晶片的片斷1c就在解理面裂開(kāi)并形成四邊形芯片1d。據(jù)認(rèn)為，該芯片1d因被卷入旋轉(zhuǎn)的刀片4中而轉(zhuǎn)動(dòng)，造成在芯片1d的另一側(cè)的角部處發(fā)生崩邊。

在第一切割步驟中碳化硅晶片被分離成多個(gè)條狀片斷，并且在第二切割步驟中多個(gè)條狀片斷中的各個(gè)條狀片斷被分離成多個(gè)芯片。在第一切割步驟中，條狀片斷在具有與粘合帶的大的接觸面積的同時(shí)得到保持。因此，在碳化硅晶片的切割期間，條狀片斷即使在被卷入刀片中時(shí)也不容易轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，在第二切割步驟中，通過(guò)分割條狀片斷獲得的芯片在具有比條狀片斷小的與粘合帶的接觸面積的同時(shí)得到保持。因此，芯片不像條狀片斷那樣被牢固地固定至粘合帶。因此認(rèn)為，在切割碳化硅晶片期間，芯片更容易因被卷入刀片中而轉(zhuǎn)動(dòng)。

因此，本發(fā)明人設(shè)想，在第二切割步驟中，通過(guò)沿著與作為解理面的{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直的面切割碳化硅晶片，從而不是利用碳化硅晶片的解理性來(lái)切割碳化硅晶片，而是用刀片機(jī)械地切割碳化硅晶片。由此，在用刀片切割碳化硅晶片期間，能夠防止芯片因被卷入刀片中轉(zhuǎn)動(dòng)而在芯片中造成崩邊。

下面，將列舉并說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

(1)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法包括以下步驟。準(zhǔn)備具有第一主表面和所述第一主表面相反側(cè)的第二主表面的碳化硅晶片。進(jìn)行沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片的第一切割步驟。在所述第一切割步驟之后，進(jìn)行沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直并且與所述第一主表面實(shí)質(zhì)上垂直的面切割所述碳化硅晶片的第二切割步驟。需要說(shuō)明的是，與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面對(duì)應(yīng)于例如相對(duì)于{11-20}面僅以5°以內(nèi)的角度傾斜的面。與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直的面對(duì)應(yīng)于例如僅以5°以內(nèi)的角度傾斜的、垂直于{11-20}面的面。與第一主表面實(shí)質(zhì)上垂直的面對(duì)應(yīng)于例如僅以5°以內(nèi)的角度傾斜的、垂直于第一主表面的面。由此，在第二切割步驟中，通過(guò)用刀片機(jī)械地切割碳化硅晶片而不是通過(guò)利用解理面切割碳化硅晶片來(lái)形成芯片，從而防止芯片被卷入刀片中而造成崩邊。

(2)優(yōu)選地，在根據(jù)上述(1)的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法中，第一主表面為相對(duì)于{0001}面朝向偏離方向偏離3°以上且5°以下的面。在第二切割步驟中，實(shí)質(zhì)上朝向偏離方向切割碳化硅晶片。需要說(shuō)明的是，實(shí)質(zhì)上偏離方向?qū)?yīng)于例如從偏離方向僅以5°以內(nèi)的角度傾斜的方向。由此，能夠避免刀片因表面臺(tái)階而造成磨損，從而進(jìn)一步抑制因與刀片磨損相關(guān)聯(lián)的刀片的變形或毛刺而造成的崩邊的發(fā)生。

(3)優(yōu)選地，在根據(jù)上述(1)或(2)的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法中，在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，在與第一主表面平行的方向上的碳化硅晶片的切割速度為1mm/秒以上且40mm/秒以下。通過(guò)將碳化硅晶片的切割速度設(shè)置成1mm/秒以上，能夠減小作用于碳化硅晶片的力，從而防止芯片被卷入刀片中。通過(guò)將碳化硅晶片的切割速度設(shè)置成40mm/秒以下，能夠抑制刀片的劣化。

(4)優(yōu)選地，在根據(jù)上述(1)至(3)中任一項(xiàng)的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法中，在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，用旋轉(zhuǎn)的刀片切割碳化硅晶片。刀片的旋轉(zhuǎn)速度為5000rpm以上且50000rpm以下。通過(guò)將刀片的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置成5000rpm以上，能夠減小作用于碳化硅晶片的力，從而防止芯片被卷入刀片中。通過(guò)將刀片的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置成50000rpm以下，能夠抑制刀片的劣化。

(5)優(yōu)選地，根據(jù)上述(1)至(4)中任一項(xiàng)的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法，還包括：在準(zhǔn)備碳化硅晶片的步驟之后且在第一切割步驟之前，將粘合帶粘貼于第一主表面和第二主表面中的一個(gè)表面的步驟。粘合帶具有與所述表面中的一個(gè)表面接觸的粘合部，和在從所述粘合部觀察時(shí)位于所述表面中的一個(gè)表面的相反側(cè)的基材。在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，在基材中形成深度為基材的厚度的15％以上且50％以下的切口。通過(guò)將在基材中形成的切口的深度設(shè)置成基材的厚度的15％以上，能夠抑制在碳化硅晶片1中出現(xiàn)未切割部分。增加在基材中形成的切口的深度，則增大在與第一主表面平行的方向上的芯片之間的距離。因此，實(shí)際的切割位置可能從預(yù)定的切割位置偏移。通過(guò)將在基材中形成的切口的深度設(shè)置成基材的厚度的50％以下，能夠抑制實(shí)際的切割位置從預(yù)定的切割位置偏移。

(6)優(yōu)選地，在根據(jù)上述(1)至(5)中任一項(xiàng)的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法中，在第一切割步驟中，以規(guī)定間隔切割整個(gè)碳化硅晶片，從而在沿著與所述第一主表面垂直的方向觀察時(shí)形成多個(gè)條狀片斷。在第二切割步驟中，以規(guī)定間隔切割全部的所述多個(gè)片斷，以形成多個(gè)芯片。由此，短時(shí)間段內(nèi)就能夠?qū)⑻蓟杈蛛x成芯片。

(7)優(yōu)選地，在根據(jù)上述(1)至(5)中任一項(xiàng)的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法中，交替地重復(fù)第一切割步驟和第二切割步驟。由此，能夠以任意切割方法形成任意大小的芯片，從而提高切割方法的靈活性。

[本發(fā)明的實(shí)施方式的詳情]

下文中，將基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在以下附圖中相同或相應(yīng)的部分由相同的參考符號(hào)標(biāo)明，并且將不再重復(fù)對(duì)其說(shuō)明。關(guān)于本說(shuō)明書(shū)中的結(jié)晶學(xué)表述，個(gè)別取向由[]表示，集合取向由<>表示，個(gè)別面由()表示，且集合面由{}表示。此外，雖然一般是通過(guò)在數(shù)字上方加“-”(橫杠)來(lái)表示負(fù)結(jié)晶指數(shù)，但在本說(shuō)明書(shū)中是在數(shù)字之前加負(fù)號(hào)來(lái)表示。

將對(duì)制造作為本發(fā)明的實(shí)施方式的碳化硅半導(dǎo)體裝置的例子的mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的方法進(jìn)行說(shuō)明。

首先，進(jìn)行準(zhǔn)備碳化硅晶片的步驟(s10：圖1)。如圖2所示，準(zhǔn)備具有第一主表面1a和第一主表面1a相反側(cè)的第二主表面1b的碳化硅晶片1。在碳化硅晶片1上設(shè)置有多個(gè)半導(dǎo)體元件2a。在碳化硅晶片1的第一主表面1a側(cè)設(shè)置有切割線50。切割線50包括沿某特定方向(例如，<1-100>方向)延伸的第一切割線50a和沿與該特定方向垂直的方向(例如，<11-20>方向)延伸的第二切割線50b。多個(gè)半導(dǎo)體元件2a例如以能夠通過(guò)沿切割線50切割碳化硅晶片1而使它們彼此分開(kāi)的方式構(gòu)成。

碳化硅晶片1可以設(shè)置有取向平面(オリエンテーションフラット)of和指示平面(インデックスフラット)if。例如，取向平面of可以沿<11-20>方向延伸。例如，指示平面if可以沿<1-100>方向延伸。碳化硅晶片1包含由六方晶系碳化硅制成的碳化硅基板10。多個(gè)半導(dǎo)體元件2a中的各個(gè)半導(dǎo)體元件例如具有在其表面露出的柵電極27和源電極16以及在其背面露出的漏電極20。換而言之，柵電極27和源電極16在碳化硅晶片1的第一主表面1a側(cè)露出，并且漏電極20在碳化硅晶片1的第二主表面1b側(cè)露出。

下面，將對(duì)作為半導(dǎo)體元件2a的例子的mosfet的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。

圖3為顯示在沿與碳化硅晶片1的第一主表面1a平行的方向的視野內(nèi)(剖視圖中)的半導(dǎo)體元件2a的構(gòu)造的示意剖視圖。如圖3所示，作為半導(dǎo)體元件2a的例子的mosfet例如為立式半導(dǎo)體元件，并且主要具有碳化硅基板10、柵電極27、柵氧化膜15、層間絕緣膜21、源電極16和漏電極20。碳化硅基板10具有第三主表面10a和第三主表面10a相反側(cè)的第四主表面10b，并且主要包含碳化硅單晶基板11和設(shè)置在碳化硅單晶基板11上的碳化硅外延層17。

碳化硅單晶基板11例如由具有4h多型的六方晶系碳化硅單晶制成。碳化硅基板10的第三主表面10a具有例如大于100mm且優(yōu)選150mm以上的最大直徑。碳化硅基板10的第三主表面10a例如為{0001}面或者相對(duì)于{0001}面偏離4°以下的面。具體地，第三主表面10a為(0001)面或者相對(duì)于(0001)面偏離約4°以下的面，并且第四主表面10b為(000-1)面或者相對(duì)于(000-1)面偏離約4°以下的面。碳化硅基板10具有例如600μm以下、并且優(yōu)選300μm以下的厚度。

碳化硅外延層17具有漂移區(qū)12、體區(qū)13、源區(qū)14和接觸區(qū)18。漂移區(qū)12為包含n型(第一導(dǎo)電類(lèi)型)雜質(zhì)如氮的n型區(qū)。漂移區(qū)12內(nèi)的n型雜質(zhì)具有例如約5.0×10¹⁵cm^-3的濃度。體區(qū)13為包含p型雜質(zhì)如al(鋁)或b(硼)的p型區(qū)(第二導(dǎo)電類(lèi)型)。體區(qū)13內(nèi)包含的p型雜質(zhì)具有例如約1×10¹⁷cm^-3的濃度。

源區(qū)14為包含n型雜質(zhì)如磷的n型區(qū)。源區(qū)14被形成為在沿與第三主表面10a垂直的方向觀察時(shí)的視野內(nèi)(俯視圖中)被體區(qū)13包圍。源區(qū)14內(nèi)包含的n型雜質(zhì)的濃度比漂移區(qū)12內(nèi)包含的n型雜質(zhì)的濃度高。源區(qū)14內(nèi)包含的n型雜質(zhì)具有例如1×10²⁰cm^-3的濃度。源區(qū)14與漂移區(qū)12被體區(qū)13隔開(kāi)。

接觸區(qū)18為包含p型雜質(zhì)如鋁的p型區(qū)。接觸區(qū)18被設(shè)置成在俯視圖中被源區(qū)14包圍。接觸區(qū)18與體區(qū)13接觸。接觸區(qū)18內(nèi)包含的p型雜質(zhì)的濃度比體區(qū)13內(nèi)包含的p型雜質(zhì)的濃度高。接觸區(qū)18內(nèi)包含的p型雜質(zhì)具有例如1×10²⁰cm^-3的濃度。

柵氧化膜15被形成為與碳化硅基板10的第三主表面10a接觸以從一個(gè)源區(qū)14的上表面延伸到另一個(gè)源區(qū)14的上表面。柵氧化膜15在碳化硅基板10的第三主表面10a處與源區(qū)14、體區(qū)13和漂移區(qū)12接觸。柵氧化膜15由例如二氧化硅制成。柵氧化膜15具有例如約40nm以上且約60nm以下的厚度。

柵電極27被布置成與柵氧化膜15接觸以從一個(gè)源區(qū)14上方延伸到另一個(gè)源區(qū)14上方。柵電極27被設(shè)置于柵氧化膜15上以將柵氧化膜15夾在柵電極27與碳化硅基板10之間。柵電極27以柵氧化膜15置于其與源區(qū)14、體區(qū)13和漂移區(qū)12之間的狀態(tài)下形成在源區(qū)14、體區(qū)13和漂移區(qū)12上。柵電極27由例如導(dǎo)體如摻雜有雜質(zhì)的多晶硅形成。

源電極16具有源電極部16a和表面保護(hù)電極16b。源電極部16a在碳化硅基板10的第三主表面10a處與源區(qū)14和接觸區(qū)18接觸。源電極部16a包含例如tialsi。優(yōu)選地，源電極部16a與源區(qū)14和接觸區(qū)18各自歐姆接觸。表面保護(hù)電極16b與源電極部16a直接接觸并且被設(shè)置成覆蓋層間絕緣膜21。表面保護(hù)電極16b與源區(qū)14在源電極16置于它們之間的狀態(tài)下電連接。

層間絕緣膜21被設(shè)置成與柵電極27和柵氧化膜15各自接觸以覆蓋柵電極27。層間絕緣膜21使柵電極27與源電極16彼此電絕緣。層間絕緣膜21由例如二氧化硅制成。

漏電極20包含漏電極部20a和背面保護(hù)電極20b。漏電極部20a被設(shè)置成與碳化硅基板10的第四主表面10b接觸。漏電極部20a由諸如nisi(硅化鎳)的材料制成，該材料能夠與n型碳化硅單晶基板11進(jìn)行歐姆接觸。背面保護(hù)電極20b與漏電極部20a電連接。

接著，進(jìn)行粘貼粘合帶的步驟(s20：圖1)。如圖4所示，將粘合帶3粘貼于例如碳化硅晶片1的第二主表面1b?？梢詫⒄澈蠋?粘貼于碳化硅晶片1的第一主表面1a。換而言之，將粘合帶3粘貼于碳化硅晶片1的第一主表面1a和第二主表面1b中的一個(gè)表面。粘合帶具有與第一主表面1a和第二主表面1b中的一個(gè)表面接觸的粘合部3a，和在從粘合部3a觀察時(shí)位于所述表面中的一個(gè)表面的相反側(cè)的基材3b。

例如，能夠使用具有粘著性的丙烯酸粘合劑作為粘合部3a。能夠使用諸如聚酯的有機(jī)化合物作為基材3b?？梢允褂迷谑苤T如紫外線的能量射線照射時(shí)粘合強(qiáng)度降低的材料作為粘合部3a。在受諸如紫外線的能量射線照射時(shí)粘合強(qiáng)度降低的材料的例子包括紫外線固化型樹(shù)脂?；蛘?，可以使用在受熱時(shí)粘合強(qiáng)度降低的材料作為粘合部3a。在受熱時(shí)粘合強(qiáng)度降低的材料的例子包括熱固型樹(shù)脂。需要說(shuō)明的是，在準(zhǔn)備碳化硅晶片的步驟(s10：圖1)之后并且在第一切割步驟(s30：圖1)之前進(jìn)行粘貼粘合帶的步驟(s20：圖1)。

接著，進(jìn)行第一切割步驟(s30：圖1)。如圖5所示，準(zhǔn)備切割裝置30。切割裝置30主要具有刀片4、珩磨石(ホーン)5、第一軸6、第二軸7、超聲波主軸8和電動(dòng)機(jī)9。刀片4通過(guò)夾在珩磨石5之間而被固定。刀片4具有例如50μm以上且100μm以下的寬度w。珩磨石5與第一軸6連接。第一軸6與第二軸7連接。第二軸7與超聲波主軸8連接。超聲波主軸8在與刀片4旋轉(zhuǎn)的平面垂直的方向(x方向)上振動(dòng)。隨著超聲波主軸8在x方向上振動(dòng)，刀片4在x方向上反復(fù)伸縮。由此，刀片4在與刀片4旋轉(zhuǎn)的平面平行的方向(z方向)上反復(fù)伸縮。電動(dòng)機(jī)9與第二軸7連接并且被構(gòu)造成能夠使刀片4旋轉(zhuǎn)。如圖6所示，刀片4被構(gòu)造成能夠在第二軸7的周?chē)匦D(zhuǎn)方向r旋轉(zhuǎn)。

如圖5和圖6所示，在第一切割步驟中，刀片4在第二軸7的周?chē)D(zhuǎn)的同時(shí)與碳化硅晶片1接觸，以切割碳化硅晶片1。換而言之，通過(guò)旋轉(zhuǎn)刀片4來(lái)切割碳化硅晶片1。刀片4穿透碳化硅晶片1和粘合部3a并且切割基材3b的一部分。換而言之，在基材3b中形成切口3b1。切口3b的深度d例如為基材3b的厚度h的15％以上且50％以下，并且優(yōu)選為基材3b的厚度h的20％以上且30％以下。

優(yōu)選地，在第一切割步驟中，在與碳化硅晶片1的第一主表面1a平行的方向上的碳化硅晶片1的切割速度為1mm/秒以上且40mm/秒以下，并且更優(yōu)選為10mm/秒以上且20mm/秒以下。碳化硅晶片1的切割速度是通過(guò)在與碳化硅晶片1的第一主表面1a平行的切割方向上的切割長(zhǎng)度除以切割時(shí)間求得的。優(yōu)選地，在第一切割步驟中，刀片4的旋轉(zhuǎn)速度為5000rpm以上且50000rpm以下，并且更優(yōu)選為8000rpm以上且20000rpm以下。

如圖6所示，在切割碳化硅晶片1的步驟中，碳化硅晶片1在例如與刀片4旋轉(zhuǎn)的平面平行的方向上移動(dòng)。因此，在俯視圖中，從第一主表面1a的一端向另一端切割碳化硅晶片1。在切割碳化硅晶片1的步驟中，碳化硅晶片1和刀片4中的一者相對(duì)于另一者移動(dòng)。例如，可以通過(guò)將刀片4固定在碳化硅晶片1的第一主表面1a內(nèi)并且使碳化硅晶片1在與第一主表面1a平行的方向上移動(dòng)來(lái)切割碳化硅晶片1。反之，可以通過(guò)將碳化硅晶片1固定在碳化硅晶片1的第一主表面1a內(nèi)并且使刀片4在與第一主表面1a平行的方向上移動(dòng)來(lái)切割碳化硅晶片1。

如圖7所示，在第一切割步驟中，沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1。換而言之，實(shí)質(zhì)上沿著<1-100>方向切割碳化硅晶片1。優(yōu)選地，沿著與(11-20)面、(-2110)面和(1-210)面中的任一面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1。需要說(shuō)明的是，(11-20)面、(-2110)面和(1-210)面各自是結(jié)晶學(xué)上等價(jià)的面。優(yōu)選地，沿著與[1-100]方向和[-1100]方向中的任一個(gè)方向?qū)嵸|(zhì)上平行的方向切割碳化硅晶片1。需要說(shuō)明的是，(11-20)面為與[11-20]方向垂直的面。

如圖7所示，在第一切割步驟中，可以以在從碳化硅晶片1的第一主表面1a的中心觀察時(shí)從取向平面of的相反側(cè)朝向取向平面of的方向ch1切割碳化硅晶片1。反之，可以從取向平面of側(cè)朝向取向平面of的相反側(cè)切割碳化硅晶片1。如圖7所示，以規(guī)定間隔切割整個(gè)碳化硅晶片1。由此在沿著與第一主表面1a垂直的方向觀察時(shí)形成多個(gè)條狀片斷1c。多個(gè)片斷1c各自的長(zhǎng)軸方向例如為與指示平面if延伸的方向平行的方向。多個(gè)片斷1c各自的短軸方向例如為與取向平面of延伸的方向平行的方向。

接著，進(jìn)行第二切割步驟(s40：圖1)。如圖9所示，在第一切割步驟之后，沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直且與第一主表面1a實(shí)質(zhì)上垂直的面切割碳化硅晶片1。換而言之，實(shí)質(zhì)上沿著<11-20>方向切割碳化硅晶片1。優(yōu)選地，沿著與{1-100}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1。優(yōu)選地，沿著與(1-100)面、(01-10)面和(-1010)面中的任一面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1。需要說(shuō)明的是，(1-100)面、(01-10)面和(-1010)面各自是結(jié)晶學(xué)上等價(jià)的面。優(yōu)選地，沿著與[11-20]方向和[-1-120]方向中的一個(gè)方向?qū)嵸|(zhì)上平行的方向切割碳化硅晶片1。需要說(shuō)明的是，(1-100)面為與[1-100]方向垂直的面。

如圖5、圖6、圖9和圖10所示，在第二切割步驟中，刀片4在第二軸7周?chē)D(zhuǎn)的同時(shí)與碳化硅晶片1接觸，以切割碳化硅晶片1。換而言之，通過(guò)旋轉(zhuǎn)刀片4來(lái)切割碳化硅晶片1。刀片4穿透碳化硅晶片1和粘合部3a并且切割基材3b的一部分。換而言之，在基材3b中形成切口3b1。切口3b的深度d例如為基材3b的厚度h的15％以上且50％以下，并且優(yōu)選為基材3b的厚度h的20％以上且30％以下。

優(yōu)選地，在第二切割步驟中，在與碳化硅晶片1的第一主表面1a平行的方向上的碳化硅晶片1的切割速度為1mm/秒以上且40mm/秒以下，并且更優(yōu)選為10mm/秒以上且20mm/秒以下。碳化硅晶片1的切割速度是通過(guò)在與碳化硅晶片1的第一主表面1a平行的切割方向上的切割長(zhǎng)度除以切割時(shí)間求得的。優(yōu)選地，在第二切割步驟中，刀片4的旋轉(zhuǎn)速度為5000rpm以上且50000rpm以下，并且更優(yōu)選為8000rpm以上且20000rpm以下。

如圖9所示，在第二切割步驟中，可以以在從碳化硅晶片1的第一主表面1a的中心觀察時(shí)從指示平面if朝向指示平面if的相反側(cè)的方向ch2切割碳化硅晶片1。反之，可以在從碳化硅晶片1的第一主表面1a的中心觀察時(shí)從指示平面if的相反側(cè)朝向指示平面if切割碳化硅晶片1。如圖9所示，在第二切割步驟中，以規(guī)定間隔切割全部的多個(gè)片斷1c(參見(jiàn)圖7)。由此形成多個(gè)芯片1d。當(dāng)沿與碳化硅晶片1的第一主表面1a垂直的方向觀察時(shí)，各芯片1d的外部形狀例如為四邊形形狀，并且優(yōu)選為矩形形狀或正方形形狀。

如圖11所示，碳化硅晶片1的第一主表面1a可以為相對(duì)于{0001}面朝向偏離方向偏離3°以上且5°以下的面。優(yōu)選地，包含在碳化硅晶片1中的碳化硅基板10的第三主表面10a為相對(duì)于{0001}面朝向偏離方向偏離3°以上且5°以下的面。優(yōu)選地，在第二切割步驟中，實(shí)質(zhì)上朝向偏離方向切割碳化硅晶片1。

在圖11中，由虛線表示的面為{0001}面，并且優(yōu)選為(0001)面。方向c1為<0001>方向，并且優(yōu)選為[0001]方向。碳化硅基板10的第三主表面10a例如為相對(duì)于{0001}面(由虛線表示的面)偏離偏角θ的面。在圖11中，方向c2為與碳化硅基板10的第三主表面10a垂直的方向。偏離方向?yàn)榉较騝1朝向方向c2傾斜的方向。如果方向c2例如為從<0001>方向朝向<11-20>方向傾斜的方向，則偏離方向?yàn)?lt;11-20>方向。

接著，進(jìn)行移除粘合帶的步驟(s50：圖1)。在使用例如當(dāng)受紫外線照射時(shí)粘合強(qiáng)度降低的材料作為粘合帶3的粘合部3a的情況下，用紫外線照射粘合部3a。由此粘合部3a的粘合強(qiáng)度降低。然后，從粘合帶3的粘合部3a移除芯片1d。各芯片1d至少包含一個(gè)以上的半導(dǎo)體元件2a，并且構(gòu)成碳化硅半導(dǎo)體裝置2。由此完成碳化硅半導(dǎo)體裝置2的制造。如圖12所示，作為碳化硅半導(dǎo)體裝置2的mosfet2包含碳化硅基板10、源電極16、柵電極27和漏電極20。

下面，將對(duì)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的變體進(jìn)行說(shuō)明。

在切割碳化硅晶片1期間，可以交替地重復(fù)第一切割步驟(s30：圖1)和第二切割步驟(s40：圖1)。如圖13所示，在第一切割步驟d1中，沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1。例如從取向平面of側(cè)朝向取向平面of的相反側(cè)切割碳化硅晶片1。由此將碳化硅晶片1分離成兩個(gè)片斷。然后，在第二切割步驟d2中，沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直且與第一主表面1a實(shí)質(zhì)上垂直的面切割碳化硅晶片1。在從碳化硅晶片1的第一主表面1a的中心觀察時(shí)從指示平面if朝向指示平面if的相反側(cè)的方向切割碳化硅晶片1。由此將碳化硅晶片1分離成四個(gè)片斷。

然后，在第三切割步驟d3中，沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1。在從在第一切割步驟中被切割的區(qū)域例如朝向指示平面if偏移一定距離的位置處，從例如取向平面of側(cè)朝向取向平面of的相反側(cè)切割碳化硅晶片1。由此將碳化硅晶片1分離成六個(gè)片斷。然后，在第四切割步驟d4中，沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直且與第一主表面1a實(shí)質(zhì)上垂直的面切割碳化硅晶片1。在從在第二切割步驟中被切割的區(qū)域例如朝向取向平面of偏移一定距離的位置處，以在從碳化硅晶片1的第一主表面1a的中心觀察時(shí)從指示平面if朝向指示平面if的相反側(cè)的方向切割碳化硅晶片1。如上所述，可以交替地重復(fù)第一切割步驟和第二切割步驟來(lái)切割碳化硅晶片1。或者，在進(jìn)行多次第一切割步驟之后，可以進(jìn)行多次第二切割步驟。

雖然在以上實(shí)施方式中已將第一導(dǎo)電類(lèi)型描述為n型并且將第二導(dǎo)電類(lèi)型描述為p型，但第一導(dǎo)電類(lèi)型可以為p型并且第二導(dǎo)電類(lèi)型可以為n型。雖然已將平面型mosfet作為半導(dǎo)體元件的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但半導(dǎo)體元件可以為溝槽型mosfet?；蛘?，半導(dǎo)體元件可以為二極管、igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極型晶體管)、jfet(junctionfieldeffecttransistor：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等。

下面，將對(duì)本實(shí)施方式的制造碳化硅半導(dǎo)體裝置的方法的功能和作用進(jìn)行說(shuō)明。

按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，進(jìn)行沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上平行的面切割碳化硅晶片1的第一切割步驟。在第一切割步驟之后，進(jìn)行沿著與{11-20}面實(shí)質(zhì)上垂直并且與第一主表面實(shí)質(zhì)上垂直的面切割碳化硅晶片1的第二切割步驟。由此，在第二切割步驟中，通過(guò)用刀片機(jī)械地切割碳化硅晶片1而不是通過(guò)利用解理面切割碳化硅晶片1來(lái)形成芯片，從而防止芯片被卷入刀片中而造成崩邊。

按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，第一主表面1a為相對(duì)于{0001}面朝向偏離方向偏離3°以上且5°以下的面。在第二切割步驟中，實(shí)質(zhì)上朝向偏離方向切割碳化硅晶片1。由此，能夠避免刀片因表面臺(tái)階而造成磨損，從而進(jìn)一步抑制因與刀片磨損相關(guān)聯(lián)的刀片的變形或毛刺而造成的崩邊的發(fā)生。

另外，按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，在與第一主表面1a平行的方向上的碳化硅晶片1的切割速度為1mm/秒以上且40mm/秒以下。通過(guò)將碳化硅晶片1的切割速度設(shè)置成1mm/秒以上，能夠減小作用于碳化硅晶片1的力，從而防止芯片1d被卷入刀片4中。通過(guò)將碳化硅晶片1的切割速度設(shè)置成40mm/秒以下，能夠抑制刀片4的劣化。

另外，按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的刀片4切割碳化硅晶片1。刀片4的旋轉(zhuǎn)速度為5000rpm以上且50000rpm以下。通過(guò)將刀片4的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置成5000rpm以上，能夠減小作用于碳化硅晶片1的力，從而防止芯片1d被卷入刀片4中。通過(guò)將刀片4的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置成50000rpm以下，能夠抑制刀片4的劣化。

另外，按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，所述方法還包括：在準(zhǔn)備碳化硅晶片1的步驟之后且在第一切割步驟之前，將粘合帶3粘貼于第一主表面1a和第二主表面1b中的一個(gè)表面的步驟。粘合帶3具有與所述表面中的一個(gè)表面接觸的粘合部3a，和在從所述粘合部3a觀察時(shí)位于所述表面中的一個(gè)表面的相反側(cè)的基材3b。在第一切割步驟和第二切割步驟的各個(gè)切割步驟中，在基材中形成深度為基材3b的厚度的15％以上且50％以下的切口3b1。通過(guò)將在基材3b中形成的切口3b1的深度設(shè)置成基材3b的厚度的15％以上，能夠抑制在碳化硅晶片1中出現(xiàn)未切割部分。在基材3b中形成的切口3b1的深度增加時(shí)，在與第一主表面1a平行的方向上的芯片1d之間的距離增大。因此，實(shí)際的切割位置可能從預(yù)定的切割位置偏移。通過(guò)將在基材3b中形成的切口3b1的深度d設(shè)置成基材3b的厚度的50％以下，能夠抑制實(shí)際的切割位置從預(yù)定的切割位置偏移。

另外，按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，在第一切割步驟中，以規(guī)定間隔切割整個(gè)碳化硅晶片1，從而在沿著與第一主表面垂直的方向觀察時(shí)形成多個(gè)條狀片斷1c。在第二切割步驟中，以規(guī)定間隔切割全部的多個(gè)片斷1c，以形成多個(gè)芯片1d。因此，短時(shí)間內(nèi)就能夠?qū)⑻蓟杈?分離成芯片1d。

另外，按照本實(shí)施方式的制造mosfet2的方法的以下步驟，交替地重復(fù)第一切割步驟和第二切割步驟。由此，能夠以任意切割方法形成任意大小的芯片1d，從而提高切割方法的靈活性。

實(shí)施例

使用實(shí)施例的切割方法和比較例的切割方法切割碳化硅晶片1，并比較利用所述實(shí)施例的切割方法切割碳化硅晶片1的情況下的崩邊的發(fā)生率與利用所述比較例的切割方法切割碳化硅晶片1的情況下的崩邊的發(fā)生率。在所述實(shí)施例的切割方法中，沿著與[11-20]方向垂直的方向以規(guī)定間距切割碳化硅晶片1(第一切割步驟)，以形成多個(gè)條狀片斷。然后，沿著與[11-20]方向平行的方向以規(guī)定間距切割條狀片斷(第二切割步驟)，以形成多個(gè)芯片。使用所述實(shí)施例的切割方法，切割總共42個(gè)碳化硅晶片1。在光學(xué)顯微鏡下檢查各個(gè)碳化硅晶片1以確認(rèn)在芯片中是否已發(fā)生崩邊。以與第二切割步驟中的切割面平行的一列芯片作為一行，對(duì)每五行的芯片進(jìn)行全面檢查。當(dāng)在碳化硅晶片1的第一主表面1a中觀察到一個(gè)以上的崩邊時(shí)，確認(rèn)晶片中已發(fā)生崩邊。

在所述比較例的切割方法中，沿著與[11-20]方向平行的方向以規(guī)定間距切割碳化硅晶片1(第二切割步驟)，以形成多個(gè)條狀片斷。然后，沿著與[11-20]方向垂直的方向以規(guī)定間距切割條狀片斷(第一切割步驟)，以形成多個(gè)芯片。使用所述比較例的切割方法，切割總共11個(gè)碳化硅晶片1。在光學(xué)顯微鏡下檢查各個(gè)碳化硅晶片1以確認(rèn)在芯片中是否已發(fā)生崩邊。以與第一切割步驟中的切割面平行的一列芯片作為一行，對(duì)每五行的芯片進(jìn)行全部檢查。當(dāng)在碳化硅晶片1的第一主表面1a中觀察到一個(gè)以上的崩邊時(shí)，確認(rèn)晶片中已發(fā)生崩邊。

[表1]

表1顯示碳化硅晶片的切割方法與崩邊的發(fā)生率之間的關(guān)系。根據(jù)所述實(shí)施例的切割方法(第一切割步驟→第二切割步驟)，在42個(gè)碳化硅晶片的八個(gè)碳化硅晶片中確認(rèn)了芯片的崩邊。也就是說(shuō)，崩邊的發(fā)生率為8/42×100＝19.0％。根據(jù)所述比較例的切割方法(第二切割步驟→第一切割步驟)，在另一方面，在總共11個(gè)碳化硅晶片的八個(gè)碳化硅晶片中確認(rèn)了芯片的崩邊。也就是說(shuō)，崩邊的發(fā)生率為8/11×100＝72.7％。由以上結(jié)果證明，與首先沿著與[11-20]方向平行的方向切割碳化硅晶片1(第二切割步驟)并且再沿著與[11-20]方向垂直的方向切割碳化硅晶片1(第一切割步驟)的切割方法相比，首先沿著與[11-20]方向垂直的方向切割碳化硅晶片1(第一切割步驟)并且再沿著與[11-20]方向平行的方向切割碳化硅晶片1(第二切割步驟)的切割方法能夠顯著降低崩邊的發(fā)生率。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所公開(kāi)的實(shí)施方式和實(shí)施例在各方面均為說(shuō)明性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)而非以上說(shuō)明限定，并且旨在包括與權(quán)利要求的范圍等價(jià)的范圍和含義內(nèi)的任何變更。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1碳化硅晶片；1a第一主表面；1b第二主表面；1c片斷；1d芯片；2碳化硅半導(dǎo)體裝置(mosfet)；2a半導(dǎo)體元件；3粘合帶；3a粘合部；3b基材；4刀片；5珩磨石；6第一軸；7第二軸；8超聲波主軸；9電動(dòng)機(jī)；10碳化硅基板；10a第三主表面；10b第四主表面；11碳化硅單晶基板；12漂移區(qū)；13體區(qū)；14源區(qū)；15柵氧化膜；16源電極；16a源電極部；16b表面保護(hù)電極；17碳化硅外延層；18接觸區(qū)；20漏電極；20a漏電極部；20b背面保護(hù)電極；21層間絕緣膜；27柵電極；30切割裝置；50切割線；50a第一切割線；50b第二切割線；c1，c2，ch1，ch2方向；d深度；d1，d2，d3，d4切割步驟；h厚度；if指示平面；of取向平面；r旋轉(zhuǎn)方向；w寬度。