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Technisches Gebiet
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Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats, einen Siliciumcarbidchip und eine Verarbeitungskammer.
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Hintergrund
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Gegenwärtig wird für eine Produktion von führenden Siliciumcarbid(SiC)-Technologien, wie z. B. SiC-Schottky-Dioden oder MOSFETs, ein Dünnungs- und Zerteilungs-/Vormontageprozess durch die hohe mechanische Härte des SiC-Materials stark begrenzt. Zum Beispiel kann während eines mechanischen Schleif-/Zerteilungsprozesses nach dem Stand der Technik eine schleifende mechanische Materialentfernung zu einer erheblichen mechanischen Beschädigung des SiC-Materials führen. Bei SiC-Laserzerteilen nach dem Stand der Technik, das derzeitig in einer Produktion von SiC-basierten Dioden verwendet werden kann, kann ein beispielhafter trockener ns-Puls-Laser-Prozess mit 16 Durchgängen eine Rückstandschicht aus Graphit und zugbeanspruchtem Silicium (Si) erzeugen. Der Prozess kann langsam sein, wobei er dementsprechend einen geringen Durchsatz aufweist. Des Weiteren kann eine 3-Punkt-Bruchfestigkeit der SiC-Dies erheblich reduziert sein. Plasmazerteilen von SiC-Wafern nach dem Stand der Technik, z. B. unter Nutzung von ClF3-Ätzgasen, ist derzeitig durch eine niedrige Ätzrate von 1 µm/min begrenzt, was zu sehr langen Ätzzeiten führen kann. Außerdem können dicke Metallhartmasken mit einer Dicke von bis zu 10 µm bis 15 µm Metalldicke für den Ätzprozess notwendig sein, was den Ätzprozess sehr teuer macht.
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Kurzdarstellung
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Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden Substrats ist bereitgestellt. Das Verfahren kann Pyrolysieren einer Oberfläche des Substrats, um eine Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat zu produzieren, und Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht beinhalten, wobei das Pyrolysieren und das Entfernen wenigstens einmal wiederholt werden.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen verweisen gleiche Bezugszeichen allgemein auf die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird allgemein Wert auf eine Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
- 1A bis 1C zeigen jeweils eine Visualisierung eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2A und 2B zeigen jeweils eine Visualisierung eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 3 zeigt Visualisierungen von zwei Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 4A und 4B zeigen jeweils eine Verarbeitungskammer gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 5 zeigt einen Siliciumcarbidchip gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
- 6 zeigt einen Prozessfluss eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Beschreibung
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Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezielle Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.
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Das Wort „beispielhaft“ wird hier mit der Bedeutung „als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Veranschaulichung dienend“ verwendet. Eine beliebige Ausführungsform oder eine beliebige Gestaltung, die hier als „beispielhaft“ beschrieben ist, muss nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen ausgelegt werden.
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Das Wort „über“, das in Zusammenhang mit einem abgeschiedenen Material verwendet wird, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, kann hier mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „direkt auf“, zum Beispiel in direktem Kontakt mit, der betreffenden Seite oder Oberfläche gebildet werden kann. Das Wort „über“, das in Zusammenhang mit einem abgeschiedenen Material verwendet wird, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, kann hier mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf“ der betreffenden Seite oder Oberfläche mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten, die zwischen der betreffenden Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind, gebildet werden kann.
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Um den mechanischen Schaden abzuschwächen, der durch Schleifen/Zerteilen verursacht wird, wie oben beschrieben ist, wird in einem kombinierten Prozess nach dem Stand der Technik ultraschallgestütztes mechanisches Zerteilen und Schleifen verwendet, was den mechanischen aufgrund einer verbesserten Selbstschärfung der Diamantkörner der Schleif-/Zerteilungsscheibe durch die Ultraschallvibration reduzieren kann. Jedoch wird der durch Schleifen/Zerteilen verursachte mechanische Schaden des SiC nahe der Oberfläche lediglich um näherungsweise 10-15 % reduziert.
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Erwärmen der Wafer-Chucks zum Erhöhen der Ätzrate ist eine Technik nach dem Stand der Technik während des Plasmazerteilens. Dies kann eine Ätzzeit für den ClF3-Ätzprozess reduzieren. Jedoch werden für diesen Plasmazerteilungsprozess immer noch dicke Metallhartmasken benötigt, um eine ausreichende Selektivität hinsichtlich SiC zu erhalten. Die dicken Metallhartmasken sind sehr teuer herzustellen und nach dem Plasmazerteilen kompliziert zu entfernen.
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In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet lasergestütztes Plasmadünnen und - zerteilen eine schrittweise Entfernung von SiC, wobei das SiC vor einem Plasmaätzprozess in Si und C zersetzt wird.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann Energie an eine Oberfläche eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats geliefert werden, so dass die Oberfläche zu Silicium und Kohlenstoff pyrolysiert, ohne dass ein Schmelzen des Siliciumcarbids stattfindet, was zum Beispiel zu einer Bildung von 3C-SiC führen würde. Anschließend können das Silicium und der Kohlenstoff entfernt werden. Ein Ätzmittel, das zum Entfernen des Siliciums und des Carbids geeignet ist, kann eine hohe Ätzselektivität hinsichtlich Siliciumcarbid aufweisen, so dass die dicke Metallhartmaske möglicherweise nicht notwendig ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann es sogar möglich sein, die Maske komplett wegzulassen. Der zweiteilige Prozess des Pyrolysierens und Entfernens kann wenigstens einmal, z. B. zwei, drei, vier oder mehr Male wiederholt werden, zum Beispiel bis eine gewünschte Dicke des Substrats bei der Position der Oberfläche erhalten wird. Die alternierenden zwei unterschiedlichen Prozesse zum Entfernen von Material, z. B. zum Bilden einer Öffnung, können auf manche Arten ähnlich dem bekannten Bosch-Prozess sein, der zum Bilden von Öffnungen in Silicium verwendet wird.
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Der zweiteilige Prozess kann zum Beispiel zum Dünnen eines Siliciumcarbidsubstrats, z. B. Dünnen eines Siliciumcarbidwafers von seiner Rückseite, verwendet werden. Eine vollständige Hauptoberfläche oder ein Teil der Oberfläche kann gedünnt werden. In diesem Fall kann die Verarbeitung nach einem Ätzen gestoppt werden, wenn eine gewünschte resultierende Dicke des Substrats erreicht wird.
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Der zweiteilige Prozess kann zum Beispiel zum Zerteilen eines Siliciumcarbidsubstrats, z. B. eines Wafers, in einzelne Chips verwendet werden. In diesem Fall kann der Prozess zum Beispiel wiederholt werden, bis die Chips zerteilt sind. Mit anderen Worten kann eine Oberfläche zwischen einzelnen Chips des Substrats (ein sogenanntes Kerf-Gebiet) durch den zweiteiligen Prozess behandelt werden, bis die gesamte Dicke des Substrats in dem Kerf-Gebiet entfernt ist. Alternativ dazu kann ein kleiner Bruchteil der Dicke des Substrats nach dem zweiteiligen Prozess des Pyrolysierens und Entfernens zurückgelassen werden und kann der Zerteilungsprozess durch z. B. Brechen des Substrats zwischen den Chips, wo das Substrat größtenteils entfernt wurde, abgeschlossen werden.
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Ein Laser kann bei verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden, um die Energie der Oberfläche des Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats zuzuführen. Eine Laserdosis und eine Laserpulsdauer, die zum Tempern des Substrats verwendet werden, können auf eine solche Weise optimiert werden, dass jegliche Bildung von 3C-SiC aus z. B. dem 4H- oder 6H-SiC-Basismaterial nicht stattfindet. Der Lasertemperprozess kann mittels Pyrolyse eine oberflächennahe Rückstandschicht aus Si und C erzeugen (mit einer Dicke von z. B. 1 - 5 µm je Laserbehandlung).
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Die Laserverarbeitung kann zum Beispiel in den Kerf-Gebieten zum Zerteilen des Substrats und/oder auf der gesamten Substrat(z. B. Wafer)-Rückseite für ein Dünnen des Substrats angewandt werden.
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Der Lasertemperschritt kann bei verschiedenen Ausführungsformen von einem Ar/O2- und-SF6-Plasmaätzprozess für eine Entfernung des C bzw. Si verwendet werden.
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Anschließend kann der Ätzprozess von einem zweiten Lasertempern gefolgt werden, das eine zweite Rückstandschicht auf einer gedünnten SiC-Oberfläche reduzieren kann. Diese Schicht kann wiederum durch Plasmaätzen entfernt werden.
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Die Sequenz von Lasertempern und Plasmaätzen kann bei verschiedenen Ausführungsformen wiederholt werden, bis die Zieldicke zum Dünnen erreicht wird und/oder bis das Kerf zu einer Unterseite des Substrats, z. B. des Wafers, zur Die-Separation zerteilt ist.
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Unter Verwendung dieser Prozesskombination ist es möglich, herkömmliche Hartmasken für Si- und C-Ätzen, die günstiger als dicke Metallhartmasken sind, zu verwenden (oder die Hartmaske sogar komplett wegzulassen) und die Ätzrate für einen hohen Dünnungs- und Zerteilungsdurchsatz erheblich zu erhöhen.
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Eine Abwesenheit jeglichen mechanischen Abtrags während des Dünnens/Zerteilens kann den mechanischen Schaden in den gedünnten und zerteilten SiC-Chips beseitigen und kann zu einer erheblichen Zunahme der mechanischen Bruchfestigkeit der SiC-Chips führen. Bei einer Backend-Verarbeitung kann dies ein robustes Die-Aufnehmen, Die-Anbringen und Verkapseln mit hohem u.p.h.-Durchsatz (u.p.h.: Units per Hour - Einheiten pro Stunde) ermöglichen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Energie auf andere Arten als mit einem Laser dem Substrat zugeführt werden, zum Beispiel unter Verwendung von Mikrofunkenerosion (= Mikroelektroentladungsbearbeitung).
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Entfernen des Siliciums und des Kohlenstoffs auf andere Arten als mit Plasmaätzen durchgeführt werden, zum Beispiel unter Verwendung von Nassätzen.
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1A bis 1C, 2A, 2B und 3 zeigen jeweils eine Visualisierung eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats 102 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat 102 kann Siliciumcarbid (SiC) beinhalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen und kann hier kurz als Substrat 102 bezeichnet werden. Das Substrat 102 kann zum Beispiel ein Block aus reinem oder im Wesentlichen reinem Siliciumcarbid sein. Das Substrat 102 kann zum Beispiel ein Siliciumcarbidwafer sein, der mehrere Chips 102C (siehe z. B. 1B, 2B und 3 (rechte Spalte)) beinhalten kann. Dementsprechend kann das Substrat 102 insbesondere in einem Gebiet des Substrats 102, wo die Chips 102C gebildet werden, zum Beispiel Dotierungsmaterialien, Metallisierungen, Isolationsschichten und dergleichen beinhalten. Das Substrat 102 kann zum Beispiel eine Kombination aus Siliciumcarbid mit Galliumnitrid, zum Beispiel Siliciumcarbid, das auf einem Basissubstrat aus Galliumnitrid gewachsen ist, sein.
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1A, 2A und 3 (linke Spalte) zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Dünnungsprozesses eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats 102 und 1B, 2B und 3 (rechte Spalte) zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Zerteilungsverfahrens eines Siliciumcarbidwafers 102.
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Wie in 1A und 2A gezeigt, kann das Substrat 102 eine anfängliche Dicke Ts aufweisen, die eine herkömmliche anfängliche Dicke eines Siliciumcarbidwafers 102 sein kann, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 80 µm bis etwa 700 µm, typischerweise z. B. zwischen 110 µm und 380 µm.
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Außer es ist aus dem Zusammenhang klar, dass etwas anderes gemeint ist, soll der Ausdruck „eine Oberfläche“ oder „die Oberfläche“ (in den Figuren als 102S beschriftet) auf (einen Teil einer) eine Hauptoberfläche des Substrats 102 verweisen, die durch den zweiteiligen Prozess zu dünnen ist, der in dem Folgenden zu beschreiben ist.
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Zum Dünnen des Substrats 102 kann eine Oberfläche 102S des Substrats 102 entweder über einer gesamten Hauptoberfläche, wie in 1A, 2A und 3 (linke Spalte) gezeigt, oder über einem Teil einer gesamten Hauptoberfläche (nicht gezeigt, zum Beispiel einem zentralen Gebiet der Hauptoberfläche, während ein Randteil des Substrats 102 ungedünnt oder nur teilweise gedünnt belassen wird) pyrolysiert werden. Pyrolysieren kann auf ein Aufbrechen von kovalenten Bindungen in dem kristallinen Siliciumcarbid verweisen, was zu einer Bildung von Silicium und Kohlenstoff führt. Es ist von zum Beispiel einem Schmelzen des Siliciumcarbids zu unterscheiden, was zu einer Bildung von 3C-SiC führen kann.
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Um das Pyrolysieren zu erreichen, kann Energie der Oberfläche 102s des Substrats 102 dort zugeführt werden, wo das kristalline Siliciumcarbid freigelegt ist. Zum Beispiel kann die Energie in einem Fall, dass das Substrat ein Galliumnitridbasissubstrat beinhaltet, der Oberfläche, die dem Galliumnitridbasissubstrat gegenüberliegt, wo das Siliciumcarbid freigelegt sein kann, zugeführt werden.
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Wie in 1A, 1B, 1C und 3 gezeigt, kann die Energie als Laserlicht 104 durch wenigstens einen Laser bereitgestellt werden. Der Pyrolysierungsprozess ist durch eine 1 in den jeweiligen Figuren angegeben.
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Eine Bestrahlung der gesamten Oberfläche 102S, die zu dünnen ist, kann zum Beispiel durch Scannen des wenigstens einen Lasers über das Substrat 102 erreicht werden, während wenigstens ein Teil der Oberfläche 102S zu einer Zeit mit dem Laserlicht 104 bestrahlt wird. In diesem Fall kann ein einzelner Strahl von Laserlicht 104 oder können mehrere Strahlen von Laserlicht 104 in einem Muster gescannt werden, das jedem Teil der Oberfläche 102S eine geeignete Energiedosis oder Intensität (siehe unten) zum Pyrolysieren der Oberfläche 102S zuführt.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Strahlaufweiter zum Vergrößern einer Strahlgröße des wenigstens einen Lasers und dementsprechend des Teils, der bei einer beliebigen gegebenen Zeit durch den wenigstens einen Laser abgedeckt wird, verwendet werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen können zur gleichzeitigen Bestrahlung der gesamten Oberfläche 102S mehrere Laser verwendet werden (z. B. in Kombination mit Strahlaufweitung). In diesem Fall können das Substrat 102 und der wenigstens eine Laser wenigstens während des Pyrolysierens stationär sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Kombination von mehreren Lasern (mit oder ohne Strahlaufweitung) und Scannen verwendet werden. Zum Beispiel kann bei den in 1B und 1C gezeigten Ausführungsformen jeder der drei Strahlen von Laserlicht 104 zum Zerteilen des Substrats 102 (z. B. eines Siliciumcarbidwafers 102) in einzelne Chips 102C durch einen individuellen Laser bereitgestellt werden und können die mehreren Laser (z. B. drei Laser) zum Bilden von (z. B. drei) Kerfs in Kerf-Gebieten zwischen den Chips 102C des Wafers 102 über den Wafer 102 gescannt werden. Das Scannen bei den Ausführungsformen aus 1B und 1C kann in einer Richtung in die einer Ebene der Zeichnung hinein und aus dieser heraus durchgeführt werden.
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Falls ein einzelner Laser bei den Ausführungsformen aus 1B oder 1C verwendet wird, kann der Laser entlang der Richtung des Kerf-Gebiets (z. B. in die Ebene der Zeichnung hinein oder aus dieser heraus) gescannt werden und kann von einem Kerf-Gebiet zu dem nächsten schrittweise bewegt werden, z. B. ohne den Wafer 102 zu bestrahlen oder wenigstens ohne diesen zu pyrolysieren.
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Das Scannen und/oder die schrittweise Bewegung des wenigstens einen Lasers mit Bezug auf das Substrat 102 kann bei verschiedenen Ausführungsformen durch eine Bewegungssteuereinheit gesteuert werden und kann Bewegen des Substrats 102, Bewegen des wenigstens einen Lasers oder beides beinhalten. Falls sowohl das Substrat 102 als auch der wenigstens eine Laser bewegt werden, kann die Bewegungssteuereinheit dazu konfiguriert sein, die Bewegung des Substrats 102 und die Bewegung des Lasers zu koordinieren, um ein gewünschtes Scan- und/oder Schrittmuster zu erhalten.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die im Wesentlichen punktartige (oder kleine kreisförmige) Form des Laserlichtstrahls zusammen mit einer hohen Positionierungsgenauigkeit verwendet werden, um die Oberfläche 102S auf im Wesentlichen die gewünschte Weise zu formen. Zum Beispiel kann das Pyrolysieren an dem Substrat 102 in einer Wabenstruktur durchgeführt werden und, falls die hier beschriebene zweiteilige Prozedur durch das gesamte Substrat hinweg fortgesetzt wird, können dadurch Chips 102C mit hexagonal geformten Hauptoberflächen gebildet werden. Allgemein können Chips 102C mit im Wesentlichen beliebiger Form ihrer Hauptoberflächen erzeugt werden, z. B. mit rechteckigen mit abgerundetem Rand, kreisförmigen, ovalen, rhombischen oder sternförmigen Oberflächen und dergleichen.
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Falls nur das Substrat 102 gedünnt wird, können gleichermaßen Öffnungen mit willkürlich geformten Bereichen in dem Substrat gebildet werden, z. B. hexagonale, kreisförmige, ovale, rhombische oder sternförmige Öffnungen und dergleichen.
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Es versteht sich, dass „Bewegen des Lasers“ in einem allgemeineren Sinn auch Techniken beinhaltet, bei denen der Laser selbst stationär sein kann und optische Elemente, wie Spiegel und/oder Linsen usw., zum Bewegen des Laserstrahls bewegt werden können.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen, wie in 2A 2B gezeigt, kann die Energie durch Mikrofunkenerosion (= Mikroelektroentladungsbearbeitung) zugeführt werden.
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Wie in 2A und 2B gezeigt, kann wenigstens ein Draht 220W einer Mikrofunkenerosionsvorrichtung, der eine Elektrode 220W der Vorrichtung bilden kann, oberhalb der Oberfläche 102S angeordnet sein, ohne die Oberfläche 102S zu kontaktieren. Der Draht 220W und die Oberfläche 102S (möglicherweise, aber nicht notwendigerweise das gesamte Substrat 102) können in einer polaren Flüssigkeit, z. B. Wasser, eingetaucht sein (in 2A und 2B nicht gezeigt, siehe aber z. B. 4B).
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Während eines Betriebs der Mikrofunkenerosionsvorrichtung kann ein Funke zwischen dem Draht 220W und der Oberfläche 102S des Substrats 102 gebildet werden, wodurch der Oberfläche 102S Energie zugeführt wird.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein einzelner Draht 220W (wie zum Beispiel in 2A gezeigt) oder können mehrere Drähte (wie in 2B gezeigt) oberhalb der Oberfläche angeordnet sein und kann (können) der (die) Draht (Drähte) 220W zum Pyrolysieren der Oberfläche 102S über das Substrat 102 gescannt werden.
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Ähnlich den oben in Zusammenhang mit 1A bis 1C und 3 beschriebenen Ausführungsformen kann die zu dünnende gesamte Oberfläche 102S zum Beispiel durch Scannen des wenigstens einen Drahtes 220W über das Substrat 102 während eines Betriebs der Mikrofunkenerosionsvorrichtung, sodass wenigstens ein Funke pro Draht 220W zwischen dem wenigstens einen Draht 220W und wenigstens einem Teil der Oberfläche 102S zu einer beliebigen gegebenen Zeit gebildet werden kann. In diesem Fall kann der wenigstens eine Draht 220W in einem Muster, das jedem Teil der Oberfläche 102S eine geeignete Energiedosis oder Intensität (siehe unten) zum Pyrolysieren der Oberfläche 102S zuführt, über das Substrat 102 gescannt werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Draht 220W wenigstens einen Abschnitt beinhalten, der parallel zu der Oberfläche 102S ist. In diesem Fall können Funken entlang des parallelen Abschnitts gebildet werden, wodurch gleichzeitig z. B. eine gesamte Länge eines Kerf-Gebiets pyrolysiert wird. Dementsprechend kann ein Scannen Drahtes 220W entlang des Kerf-Gebiets weggelassen werden.
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Die mehreren Drähte 220W können bei verschiedenen Ausführungsformen parallel zueinander angeordnet sein, zum Beispiel auf eine solche Weise, dass ein Draht 220W oberhalb jedes Kerf-Gebiets, das sich entlang einer gegebenen Richtung erstreckt, platziert ist. In diesem Fall können sämtliche Kerf-Gebiete, die sich entlang der gegebenen Richtung erstrecken, zu der gleichen Zeit pyrolysiert werden. Für ein Pyrolysieren der Kerf-Gebiete, die sich in einer unterschiedlichen, z. B. orthogonalen, Richtung erstrecken, kann das Substrat 102 mit Bezug auf die mehreren Drähte gedreht werden oder umgekehrt. Statt des Pyrolysierens sämtlicher Kerf-Gebiete, die sich entlang der gegebenen Richtung erstrecken, zur gleichen Zeit kann eine Kombination des Verwendens mehrerer Drähte 220W zum Pyrolysieren einiger Kerf-Gebiete zur gleichen Zeit und eine schrittweise Bewegung zu einer weiteren Position zum Pyrolysieren einiger weiterer Kerf-Gebiete verwendet werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine gitterförmige Elektrode 220W zum Pyrolysieren der Kerf-Gebiete der zwei Richtungen zur gleichen Zeit und/oder zum mehr oder weniger willkürlichen Formen der zu pyrolysierenden Oberfläche 102S verwendet werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Draht (die Elektrode) 220W ohne den parallelen Teil angeordnet sein und stattdessen einen Teil beinhalten, der im Wesentlichen vertikal zu der Oberfläche 102S ist. Dies kann das Formen der Oberfläche 102S in einem komplexen Muster durch entsprechendes Scannen des Drahtes 220W über das Substrat 102 ermöglichen.
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Die Energie, die der Oberfläche 102S zugeführt wird, kann eine Intensität in einem Bereich von etwa 1 J/cm2 bis weniger als 10 J/cm2, z. B. von etwa 2 J/cm2 bis etwa 5 J/cm2, aufweisen. Das Bereitstellen der Energie dieser Dosis kann sicherstellen, dass die Pyrolyse des Siliciumcarbids anstelle eines Schmelzens des Siliciumcarbids oder keiner Reaktion erreicht wird. Die Laserenergie kann kontinuierlich oder in Pulsen mit einer Dauer von z. B. Nanosekunden, Pikosekunden oder Femtosekunden abgegeben werden.
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Zur Anpassung der Energie, die der Oberfläche 102S zugeführt wird, müssen möglicherweise einige Parameter der Energiezuführungsvorrichtung und/oder des Substrats 102 und/oder ihre relative Position und/oder Interaktion berücksichtigt werden. Zum Beispiel müssen im Fall des Lasers möglicherweise eine Energie des Laserstrahls, eine Strahlbreite, eine Wellenlänge des Laserlichts 104, die Laserpulsdauer, eine Scangeschwindigkeit (falls zutreffend), ein Absorptionskoeffizient des Substrats und dergleichen berücksichtigt werden. Zum Beispiel müssen im Fall der Mikrofunkenerosion möglicherweise eine Spannung, mit der die Elektrode 220W versorgt wird, eine Form der Elektrode, ein Abstand zu der Oberfläche 102S und dergleichen berücksichtigt werden.
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Eine pyrolysierte Schicht 102P, die einen Silicium- und Kohlenstoffrückstand, der durch das Pyrolysieren gebildet ist, enthält (z. B. daraus besteht oder im Wesentlichen daraus besteht), kann bei verschiedenen Ausführungsformen eine Dicke in einem Bereich von etwa 1 µm bis etwa 10 µm, z. B. von etwa 3 µm bis etwa 7 µm, z. B. etwa 5 µm, aufweisen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen, wie durch „2“ in den Figuren angegeben, kann auf das Pyrolysieren ein Entfernen des Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstands 102P, der durch das Pyrolysieren gebildet wird, folgen.
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Das Entfernen kann bei verschiedenen Ausführungsformen ein Ätzen des Silicium- und Kohlenstoffrückstands 102P beinhalten. Für das Ätzen kann ein Ätzmittel verwendet werden, das zum Entfernen der Rückstandschicht 102P geeignet ist.
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Das Ätzen kann zum Beispiel ein Plasmaätzprozess oder ein Nassätzprozess, z. B. ein Rotationätzprozess, sein.
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In einem Fall des Plasmaätzens kann das Ätzmittel zum Beispiel Ar, O2 und SF6 beinhalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
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In einem Fall des Nassätzens kann das Ätzmittel zum Beispiel eine Kombination von H2SO4, HF, HNO3 und H3PO4, die zum Beispiel unter Verwendung eines Rotationätzprozesses angewandt wird, beinhalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
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Das Pyrolysieren der Oberfläche 102S und das anschließende Entfernen des Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstands kann als ein Prozesszyklus 108, oder kurz Zyklus, bezeichnet werden. Der erste Zyklus kann dementsprechend als 108_1, der zweite Zyklus als 108_2 usw. beschriftet sein, siehe z. B. 1A bis 1C und 2A und 2B.
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Nach dem Entfernen des Rückstands kann ein neuer Teil der Hauptoberfläche des Substrats 102 freigelegt sein, der die neue Oberfläche 102S bilden kann, die in einem zweiten Pyrolysierungsprozess zu pyrolysieren ist. Der Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstand 102P von dem zweiten Pyrolysierungsprozess kann in einem zweiten Entfernungsprozess entfernt werden, wodurch der zweite Zyklus 108_2 abgeschlossen wird.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Anzahl an auszuführenden Zyklen 108 gemäß einer Dicke des zu entfernenden Materials angepasst werden. Für die folgenden Beispiele wird angenommen, dass ein Zyklus etwa 5 µm des Substrats 102 entfernt. Zum Beispiel können in einem Fall des Dünnens eines Wafers 102 mit einer anfänglichen Dicke von etwa 380 µm auf eine Dicke von etwa 110 µm, wobei dementsprechend etwa 270 µm entfernt werden, näherungsweise 54 Zyklen notwendig sein. Zerteilen eines Wafers 102 mit einer Dicke von 380 µm kann zum Beispiel näherungsweise 76 Zyklen erfordern und Zerteilen eines Wafers mit einer Dicke von etwa 110 µm kann etwa 22 Zyklen erfordern. Falls mehr Material des Substrats 102 pro Zyklus 108 entfernt wird, sind möglicherweise weniger Zyklen 108 notwendig. Entsprechend sind, falls weniger Material des Substrats 102 pro Zyklus 108 entfernt wird, möglicherweise mehr Zyklen 108 notwendig.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann es aufgrund der Möglichkeit, eine Position, bei der der Oberfläche 102S Energie zugeführt wird, fein zu justieren (allgemein kann dies für sowohl den Laser als auch die Mikrofunkenerosionsvorrichtung gelten), und, weil das Ätzmittel, das zum Entfernen des Rückstands 102P geeignet ist, eine große Ätzselektivität mit Bezug auf Siliciumcarbid aufweisen kann, überflüssig sein, eine strukturierte Maske 114 für das Strukturieren des Siliciumcarbidsubstrats 102 zu verwenden.
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Jedoch können bei verschiedenen Ausführungsformen, z. B. im Fall des Zerteilens eines Wafers 102 von seiner Vorderseite, welche aktive Gebiete des Chips 102C beinhalten kann, die aktiven Gebiet durch eine Maske 114 geschützt werden. Andere Fälle können zum Beispiel Schützen einer Rückseitenmetallisierung des Chips 102C (z. B. kann die (Hart-Maske 114 für MOSFETs und Dioden vor dem Plasmazerteilen auf der strukturierten Rückseitenmetallisierung sein müssen) und/oder Verwenden eines Ätzmittels, das möglicherweise eine geringere Ätzselektivität aufweist und dementsprechend möglicherweise auch teilweise das Siliciumcarbid während des Entfernens des Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstands 102P ätzt, beinhalten.
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Dementsprechend kann eine strukturierte Maske 114 bei verschiedenen Ausführungsformen über dem Substrat 102, z. B. auf der Seite des Substrats 102, die für das Ätzmittel freigelegt ist, gebildet werden. Die strukturierte Maske 114 kann auf eine solche Weise strukturiert werden, dass die zu pyrolysierende Oberfläche 102S freigelegt sein kann. Andere Gebiete, wenigstens auf dieser Seite des Substrats 102, können durch die strukturierte Maske 114 bedeckt sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske 114 durch bekannte photolithographische Prozesse auf dem Substrat 102 gebildet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske 114 durch Bilden einer Schicht aus einem Maskenmaterial, z. B. aus Siliciumnitrid oder dergleichen, über dem Substrat 102 und durch anschließendes Strukturieren der Maske 114 unter Verwendung eines Lasers, z. B. des Lasers, der für das Pyrolysieren verwendet wird, gebildet werden.
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In einem Fall des Verwendens einer strukturierten Maske, wie zum Beispiel in 1C und in 3 (rechte Spalte) gezeigt ist, kann die Maske 114 bei verschiedenen Ausführungsformen nach einem Abschluss der Dünnungs/Zerteilungs-Zyklen 108 entfernt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Maske 114 auf dem Substrat 102 verbleiben, z. B. auf jedem der mehreren Chips 102C, die durch den Zerteilungsprozess gebildet werden. Die Maske 114 kann zum Beispiel für eine Stabilisierung des Substrats 102, z. B. des Chips 102C, oder für einen Die-Anpassungsprozess funktional sein.
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In einem Fall des Entfernens der Maske 114 kann ein Maskenentfernungsprozess (siehe 3, rechte Spalte) anschließend an das Abschließen der Zyklen 108 ausgeführt werden. Der Maskenentfernungsprozess kann wie in der Technik bekannt, zum Beispiel unter Verwendung von Plasmaätzen oder Nassätzen, ausgeführt werden. Die Maskenentfernung kann bei verschiedenen Ausführungsformen in der gleichen Verarbeitungskammer wie das Pyrolysieren und der Entfernungsprozess ausgeführt werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine weitere Verarbeitung des gedünnten/zerteilten Substrats 102 ähnlich wie für gedünnte/zerteilte Substrate 102 wie in der Technik bekannt sein. Zum Beispiel kann, wie in 3 (rechte Spalte) gezeigt, der Wafer 102, der durch den Strukturierungsprozess in die mehreren zerteilten Chips 102C zerteilt wird, während des Strukturierens auf einem (Glas-)Träger 110 montiert sein und kann nach dem Strukturieren auf ein Chipträgerband 330 laminiert werden.
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Der oben beschriebene zweiteilige Prozess kann als ein lasergestütztes Plasma-Dünnungs-und-Zerteilungs-Verfahren betrachtet werden.
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Der Prozess kann für lasergestütztes Plasmazerteilen nach Schleifen (LAPDAG: Laser Assisted Plasma Dicing after Grinding) verwendet werden (der Ausdruck „Schleifen“ wird hier zur Konsistenz mit der Standardterminologie verwendet, obwohl das Substrat nicht tatsächlich mechanisch geschliffen wird, stattdessen wird das Dünnen auch für das Rückseiten-„Schleifen“ bei dem Zerteilen-nach-Schleifen verwendet). Zum Beispiel könnte das Schleifen unter Verwendung des Dünnungsprozesses, wie in 1A, 2A und/oder 3 (linke Spalte) gezeigt ist, durchgeführt werden und kann das anschließende Zerteilen unter Verwendung des Zerteilungsprozesses, wie in 1B, 1C, 2B oder 3 (rechte Spalte) gezeigt ist, durchgeführt werden. Natürlich wäre es ebenfalls möglich, das Schleifen des Substrats 102 auf herkömmliche Weise durchzuführen und den Prozess gemäß verschiedenen Ausführungsformen lediglich für das Zerteilen zu verwenden oder umgekehrt.
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Der zweiteilige Prozess gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird möglicherweise nicht nur auf den PDAG-Prozess (PDAG: Plasma Dicing After Grinding - Plasmazerteilen nach Schleifen) angewandt, sondern auch für Plasmazerteilen vor „Schleifen“ (PDBG: Plasma Dicing Before Grinding) der SiC-Wafer 102. In diesem Fall kann der Zerteilungsprozess, wie in 1C oder 3 (rechte Spalte) gezeigt, für ein unvollständiges Zerteilen des Wafers 102 von seiner Vorderseite einschließlich der aktiven Bereiche des Chips 102C, gefolgt von einem Dünnen („Schleifen“) von der Rückseite unter Verwendung des Dünnungsprozesses gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z. B. wie in 1A, 2A und/oder 3 (linke Spalte) gezeigt, verwendet werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Vorteil des Verwendens des Prozesses gemäß verschiedenen Ausführungsformen darin bestehen, dass Schleifspuren auf einer Rückseite des Substrats 102 vermieden werden können. Gleichermaßen kann die Rückseite des Siliciumcarbidsubstrats 102 frei von (z. B. Zug-)Spannung und von Versetzungen, d. h. versetzten Gebieten in dem Kristall, sein.
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Eine Dauer jedes Zyklus 108 kann von einer Dauer der Pyrolyse und einer Dauer des Entfernens abhängen.
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Die Dauer der Pyrolyse kann bei verschiedenen Ausführungsformen von einer Scan/Schritt-Anforderung abhängen und kann in einem Bereich von etwa 1 Sekunde für ein stationäres Pyrolysieren, wobei die gesamte Oberfläche 102S in einer einzigen Position pyrolysiert wird, und etwa 30 Minuten oder mehr für ein komplexes Muster und/oder mit großer Oberfläche 102S, das/die Scannen und/oder Schritte involviert, liegen.
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Die Dauer des Entfernungsprozesses kann von dem ausgewählten Entfernungsprozess, z. B. Ätzprozess, von dem ausgewählten Ätzmittel und von der Temperatur des Substrats 102 und/oder des Ätzmittels abhängen. Allgemein kann Ätzen des Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstands etwa eine Größenordnung schneller als der Siliciumcarbidätzprozess gemäß dem Stand der Technik sein. Die Dauer des Entfernungsprozesses kann zum Beispiel in einem Bereich von etwa 15 Sekunden bis etwa 2 Minuten liegen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Dauer jedes Zyklus 108 ferner von einer Transferzeit zwischen dem Pyrolysierungsprozess und dem Entfernungsprozess abhängen. Mit anderen Worten, von der Zeit, die benötigt wird, um das Substrat 102 für den anschließenden Prozess nach dem Abschließen eines gegenwärtigen Prozesses vorzubereiten.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen können beide Prozesse, das Pyrolysieren und das Entfernen, innerhalb einer gemeinsamen Verarbeitungskammer 400 ausgeführt werden. Beispielhafte Verarbeitungskammern gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind in 4A bzw. 4B gezeigt. Die Transferzeit kann durch die Anwendung beider Prozesse innerhalb derselben Verarbeitungskammer 400, die eine Entfernung des Substrats zwischen den Prozessen überflüssig macht, minimiert werden.
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Jede der Verarbeitungskammern 400, 400a aus 4A und 400, 400b aus 4B kann eine Energiezuführungsvorrichtung beinhalten, die zum Pyrolysieren einer Oberfläche eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats konfiguriert ist, um eine Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat zu produzieren.
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In 4A beinhaltet die Energiezuführungsvorrichtung wenigstens einen Laser 438, z. B. ein stationäres oder scannendes Mehrfachstrahllaserarray, der zum Bestrahlen eines Substrats 102 mit einem oder mehreren Laserstrahlen 104 konfiguriert ist. Der wenigstens eine Laser 438 kann außerhalb eines Gehäuses 446 der Verarbeitungskammer 400 angeordnet sein und das Laserlicht 104 kann durch ein Fenster 448, wie in 4A gezeigt, in das Gehäuse 446 eintreten. Alternativ dazu kann der wenigstens eine Laser 448 innerhalb des Gehäuses 446 angeordnet sein.
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In 4B beinhaltet die Energiezuführungsvorrichtung eine EDM-Vorrichtung (EDM: Electric Discharge Machining - Elektroentladungsbearbeitung) 220 einschließlich wenigstens einer Elektrode 220W, z. B. wenigstens eines Drahtes 220W. Die EDM-Vorrichtung 220 kann zum Beispiel ein stationäres oder scannendes Mikro-EDM-Elektrodenarray sein, das zum Zuführen von Energie zu dem Substrat 102 durch Funken, die zwischen der wenigstens eine Elektrode 220W und der Oberfläche 102S gebildet werden, konfiguriert ist, wodurch die Oberfläche 102S pyrolysiert wird. Die wenigstens eine Elektrode 220W, wie in 4B gezeigt, kann in einer polaren Flüssigkeit, z. B. deionisiertem Wasser, zusammen mit wenigstens der Oberfläche 102S, möglicherweise mit dem gesamten Substrat 102 angeordnet sein.
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Jede der Verarbeitungskammern 400, 400a aus 4A und 400, 400b aus 4B kann ferner eine Entfernungsvorrichtung beinhalten, die zum Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht 102P konfiguriert ist (in 4A und 4B ist das Substrat an dem Anfang Pyrolysierungsprozesses bzw. nach dem Abschließen des Rückstandentfernungsprozesses gezeigt, sodass der Rückstand 102P in 4A und 4B nicht gezeigt ist, vergleiche aber 1A bis 1C, 2A, 2B und 3.)
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In 4A ist die Entfernungsvorrichtung eine Plasmaätzvorrichtung, die zum Leiten eines Ätzmittels 106, das ein Plasma einschließlich Ätzionen enthält oder daraus besteht, zu dem Substrat 102 hin konfiguriert ist. Die Plasmaätzvorrichtung kann zum Beispiel eine masseverbunde Elektrode 442, die die Ätzionen 106 bereitstellt, und eine HF-Leistungsquelle 444, die kapazitiv mit dem Substrat 102 gekoppelt sein kann, beinhalten. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Leistungsquelle 444 außerhalb des Gehäuses 446 der Verarbeitungskammer 400a angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Leistungsquelle 444 im Inneren des Gehäuses 446 angeordnet sein.
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In 4B ist die Entfernungsvorrichtung eine Nassätzvorrichtung, die zum Leiten eines flüssigen Ätzmittels 452 zu dem Substrat 102 hin konfiguriert ist. Die Nassätzvorrichtung kann eine Nassrotationsätzvorrichtung sein. Mit anderen Worten kann das flüssige Ätzmittel 452 von dem Substrat 102 durch Rotieren des Substrats 102, z. B. durch Rotieren eines Wafer-Chucks 440, auf dem das Substrat 102 montiert ist, entfernt werden. Zentrifugalkraft kann bewirken, dass das flüssige Ätzmittel 452 in einer radialen Richtung entfernt wird, wie in 4B gezeigt ist.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Verarbeitungskammer 400 ferner zum wenigstens einmaligen Wiederholen des Pyrolysierens und des Entfernens konfiguriert sein. Die Verarbeitungskammer 400 kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, z. B. unter Verwendung einer (nichtgezeigten) Fortschrittsteuereinheit eine Anzahl an Zyklen 108 zu messen und/oder eine anfängliche Dicke und/oder eine momentane Dicke des Substrats 102 in Gebieten zu messen, bei denen das Substrat 102 entfernt wird. Wenigstens zwei Zyklen 108 können zum Verarbeiten des Substrats 102 notwendig sein, um eine finale Zieldicke zu erreichen (die finale Dicke Tf ist hier nicht gezeigt, ist aber für den Dünnungsprozess aus 1A und 2A visualisiert). Die Fortschrittsteuereinheit kann zum Stoppen der Verarbeitung des Substrats 102, z. B. zum Stoppen der Verarbeitungskammer 400, weitere Zyklen 108 auszuführen, konfiguriert sein, wenn bestimmt wird, dass die finale Dicke Tf erreicht ist, z. B., weil die gemessene Dicke der finalen Dicke entspricht und/oder weil eine vordefinierte Anzahl an Zyklen ausgeführt wurde.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Verarbeitungskammer 400 so konfiguriert sein, dass das Substrat 102 zwischen dem Pyrolysieren und dem Entfernen in der Verarbeitungskammer 400 verbleibt.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Verarbeitungskammer 400 eine bewegbare Substratstützstruktur 440 beinhalten, die zum Bewegen des Substrats 102 von einer Position für das Pyrolysieren zu einer Position für das Ätzen und umgekehrt konfiguriert ist.
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Die bewegbare Substratstützstruktur 440 kann ferner zum Bewegen des Substrats 102 während des Pyrolysierens konfiguriert sein, um die Energiezuführungsvorrichtung über das Substrat zu scannen.
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Obwohl eine Kombination einer Laser- und Plasmaätzvorrichtung in 4A gezeigt ist und eine Kombination einer Mikrofunkenerosionsvorrichtung und einer Nassätzvorrichtung in 4B gezeigt ist, versteht es sich, dass die Verarbeitungskammer 400 bei verschiedenen Ausführungsformen den Laser als die Energiezuführungsquelle und die Nassätzvorrichtung als die Entfernungsvorrichtung beinhalten kann oder bei verschiedenen Ausführungsformen die Mikrofunkenerosionsvorrichtung als die Energiezuführungsvorrichtung und die Plasmaätzvorrichtung als die Entfernungsvorrichtung beinhalten kann.
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5 zeigt einen Siliciumcarbidchip 102C gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Der Siliciumcarbidchip 102C kann aus einem Siliciumcarbidwafer 102 unter Verwendung des Verfahrens zum Verarbeiten des Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats 102, wie oben zum Zerteilen des Wafers 102 in mehrere Siliciumcarbidchips 102C beschrieben, gebildet werden.
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Der Siliciumcarbidchip 102C kann eine erste Hauptoberfläche 102S1, eine gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche 102S2 und eine Seitenoberfläche 102U, die die erste Hauptoberfläche 102S1 und die zweite Hauptoberfläche 102S2 verbindet, beinhalten, wobei die Seitenoberfläche 102U im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Hauptoberfläche 102S1 und/oder der zweiten Hauptoberfläche ist 102S2 ist. Wenigstens ein Teil der Seitenoberfläche 102U kann eine wellige Form in einer Richtung von der ersten Hauptoberfläche 102S1 zu der zweiten Hauptoberfläche 102S2 aufweisen.
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Die wellige Form kann durch den oben beschriebenen zweiteiligen Prozess gebildet werden, der den Pyrolysierungsprozess und den Entfernungsprozess beinhaltet und der zum Bilden von Zerteilungs-Kerfs im Substrat 102 verwendet wird.
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Die wellige Seitenoberfläche 102U kann mehrere Ausbuchtungen P aufweisen, die sich im Wesentlichen parallel zu der ersten Hauptoberfläche 102S1 und/oder der zweiten Hauptoberfläche 102S2 erstrecken. Ein Abstand zwischen angrenzenden Ausbuchtungen der mehreren Ausbuchtungen kann in einem Bereich von etwa 1 µm bis etwa 10 µm, z. B. von etwa 3 µm bis etwa 7 µm liegen, z. B. etwa 5 µm betragen. Der Abstand kann von einer Dicke der pyrolysierten Schicht 102P abhängen, die durch den Pyrolysierungsprozess erreicht wird. Falls die Dicke in jedem Zyklus im Wesentlichen konstant ist, können die Ausbuchtungen P einen regelmäßigen Abstand aufweisen. Ansonsten können Abstände zwischen angrenzenden Ausbuchtungen P variieren.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das wellige Muster in Abhängigkeit davon, wie konstant Verarbeitungsparameter zwischen verschiedenen Zyklen gehalten werden, regelmäßig (sehr konstant) oder unregelmäßig (weniger konstant) sein.
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Ähnlich dem Bosch-Prozess können die alternierenden Prozesse des Pyrolysierens und Entfernens das Bilden der im Wesentlichen vertikalen Seitenoberfläche 102U (d. h. im Wesentlichen rechtwinklig mit Bezug auf die erste Hauptoberfläche 102S1 und/oder die zweite Hauptoberfläche 102S2) ermöglichen, wohingegen nach dem Stand der Technik Seitenoberflächen von plasmageätzten Siliciumcarbidchips typischerweise geneigt sind, wohingegen Seitenoberflächen von gesägten Siliciumcarbidchips üblicherweise wenigstens teilweise beschädigt sind.
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Die Seitenoberfläche 102U des Chips 102C kann ferner frei von (z. B. Zug-)Spannung und polykristallinen Strukturen sein.
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6 zeigt einen Prozessfluss 600 eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Das Verfahren kann Pyrolysieren einer Oberfläche des Substrats, um eine Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat zu produzieren (in 610), und Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht beinhalten;
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wobei das Pyrolysieren und das Entfernen wenigstens einmal wiederholt werden (in 620).
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Verschiedene Beispiele werden in dem Folgenden beschrieben:
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Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Verarbeiten eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats. Das Verfahren kann Pyrolysieren einer Oberfläche des Substrats, um eine Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat zu produzieren, und Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht beinhalten, wobei das Pyrolysieren und das Entfernen wenigstens einmal wiederholt werden.
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In Beispiel 2 kann der Gegenstand aus Beispiel 1 optional beinhalten, dass das Pyrolysieren Zuführen von Energie zu der Oberfläche umfasst.
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In Beispiel 3 kann der Gegenstand aus Beispiel 1 oder 2 optional beinhalten, dass die Energie der Oberfläche mit einer Intensität in einem Bereich von etwa 1 J/cm2 bis weniger als 10 J/cm2 zugeführt wird.
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In Beispiel 4 kann der Gegenstand aus Beispiel 2 oder 3 optional beinhalten, dass die Energie der Oberfläche mit einer Intensität in einem Bereich von etwa 2 J/cm2 bis etwa 5 J/cm2 zugeführt wird.
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In Beispiel 5 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 2 bis 5 optional beinhalten, dass die Energie der Oberfläche unter Verwendung wenigstens einer Energiezuführungsvorrichtung zugeführt wird.
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In Beispiel 6 kann der Gegenstand aus Beispiel 5 optional beinhalten, dass das Zuführen von Energie zu der Oberfläche Bewegen wenigstens einer Energiezuführungsvorrichtung relativ zu dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat oder umgekehrt beinhaltet.
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In Beispiel 7 kann der Gegenstand aus Beispiel 6 optional beinhalten, dass das Bewegen der wenigstens einen Energiezuführungsvorrichtung Scannen der wenigstens einen Energiezuführungsvorrichtung über das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat beinhaltet, sodass die pyrolysierte Oberfläche einen kontinuierlichen Bereich bildet.
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In Beispiel 8 kann der Gegenstand aus Beispiel 7 optional beinhalten, dass der kontinuierliche Bereich eine vollständige Hauptoberfläche des Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats ist.
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In Beispiel 9 kann der Gegenstand aus Beispiel 6 optional beinhalten, dass das Bewegen der wenigstens einen Energiezuführungsvorrichtung eine Kombination von Scannen und Schritten der wenigstens einen Energiezuführungsvorrichtung über das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat beinhaltet, sodass die pyrolysierte Oberfläche einen oder mehrere Bereiche aus pyrolysiertem Siliciumcarbid angrenzend an nicht pyrolysierte Bereiche aus Siliciumcarbid beinhaltet.
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In Beispiel 10 kann der Gegenstand aus Beispiel 9 optional beinhalten, dass das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat ein Siliciumcarbidwafer ist, der mehrere Chips beinhaltet, und dass sich der eine oder die mehreren Bereiche aus pyrolysiertem Siliciumcarbid in vordefinierten Separationsgebieten zwischen den mehreren Chips befinden.
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In Beispiel 11 kann der Gegenstand aus Beispiel 1 bis 7, 9 oder 10 optional beinhalten, dass das wenigstens einmalige Wiederholen Wiederholen des Pyrolysierens und des Entfernens beinhaltet, bis sich eine Öffnung, die in dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat durch das Pyrolysieren und das Entfernen gebildet wird, vollständig durch das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat hindurch erstreckt.
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In Beispiel 12 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 11 optional beinhalten, dass das Pyrolysieren Bestrahlen der Oberfläche mit Laserlicht beinhaltet.
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In Beispiel 13 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 5 bis 12 optional beinhalten, dass die Energiezuführungsvorrichtung wenigstens einen Laser beinhaltet.
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In Beispiel 14 kann der Gegenstand aus Beispiel 13 optional beinhalten, dass das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat ein Siliciumcarbidwafer ist, der mehrere Chips beinhaltet, und dass der wenigstens eine Laser zum Bestrahlen vordefinierter Separationsgebiete zwischen den mehreren Chips konfiguriert ist.
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In Beispiel 15 kann der Gegenstand aus Beispiel 13 oder 14 optional beinhalten, dass der wenigstens eine Laser mehrere Laser beinhaltet, die zum gleichzeitigen Pyrolysieren das Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats konfiguriert sind.
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In Beispiel 16 kann der Gegenstand aus Beispiel 14 optional beinhalten, dass der wenigstens eine Laser mehrere Laser beinhaltet und dass jeder der mehreren Laser zum Bestrahlen eines unterschiedlichen Separationsgebiets der vordefinierten Separationsgebiete konfiguriert ist.
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In Beispiel 17 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 11 optional beinhalten, dass das Pyrolysieren Mikrofunkenerodieren der Oberfläche beinhaltet.
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In Beispiel 18 kann der Gegenstand aus Beispiel 17 optional beinhalten, dass das Mikrofunkenerodieren der Oberfläche Anordnen von wenigstens einem Draht oberhalb der Oberfläche beinhaltet.
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In Beispiel 19 kann der Gegenstand aus Beispiel 17 optional beinhalten, dass das Mikrofunkenerodieren der Oberfläche Anordnen von mehreren Drähten oberhalb der Oberfläche beinhaltet.
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In Beispiel 20 kann der Gegenstand aus Beispiel 19 optional beinhalten, dass die mehreren Drähte parallel zueinander angeordnet sind.
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In Beispiel 21 kann der Gegenstand aus Beispiel 19 optional beinhalten, dass die mehreren Drähte als ein Gitter angeordnet sind.
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In Beispiel 22 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 19 bis 21 optional beinhalten, dass das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat ein Siliciumcarbidwafer ist, der mehrere Chips beinhaltet, und dass die mehreren Drähte oberhalb vordefinierter Separationsgebiete zwischen den mehreren Chips angeordnet sind.
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In Beispiel 23 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 19 bis 22 optional beinhalten, dass die mehreren Drähte zum gleichzeitigen Pyrolysieren der Oberfläche konfiguriert sind.
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In Beispiel 24 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 23 optional beinhalten, dass das Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht Ätzen mit einem Ätzmittel, das zum Entfernen der Rückstandschicht geeignet ist, beinhaltet.
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In Beispiel 25 kann der Gegenstand aus Beispiel 24 optional beinhalten, dass das Ätzen Plasmaätzen oder Nassätzen beinhaltet.
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In Beispiel 26 kann der Gegenstand aus Beispiel 24 oder 25 optional beinhalten, dass das Ätzmittel Ar, O2, und SF6 beinhaltet, daraus besteht oder im Wesentlichen daraus besteht.
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In Beispiel 27 kann der Gegenstand aus Beispiel 24 oder 25 optional beinhalten, dass das Ätzmittel z. B. ein Gemisch aus H2SO4, HF, HNO3 und H3PO4 beinhaltet, daraus besteht oder im Wesentlichen daraus besteht.
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In Beispiel 28 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 27 optional beinhalten, dass das Siliciumcarbid enthaltende kristalline Substrat ein Siliciumcarbidwafer ist, der mehrere Chips beinhaltet, wobei der Wafer eine Vorderseite, die aktive Bereiche der mehreren Chips beinhaltet, und eine Rückseite, die der Vorderseite gegenüberliegt, aufweist.
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In Beispiel 29 kann der Gegenstand aus Beispiel 28 ferner optional Folgendes beinhalten: Montieren des Wafers auf einen Träger mit der Vorderseite dem Träger zugewandt, wobei das Pyrolysieren der Oberfläche und das Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht an der Rückseite des Wafers durchgeführt werden.
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In Beispiel 30 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 29 ferner optional Folgendes beinhalten: Anordnen einer strukturierten Maskenschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat, welche dazu konfiguriert ist, wenigstens ein Gebiet des Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats vor einem Ätzmittel zu maskieren.
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In Beispiel 31 kann der Gegenstand aus Beispiel 30 optional beinhalten, dass das Anordnen der strukturierten Maskenschicht Anordnen einer nichtstrukturierten Maskenschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat und Strukturieren der nichtstrukturierten Maskenschicht unter Verwendung eines Lasers beinhaltet.
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In Beispiel 32 kann der Gegenstand aus Beispiel 31 optional beinhalten, dass der Laser ferner für das Pyrolysieren der Oberfläche verwendet wird.
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In Beispiel 33 kann der Gegenstand aus Beispiel 28 und 30 ferner optional Folgendes beinhalten: Montieren des Wafers auf einen Träger mit der Rückseite dem Träger zugewandt, wobei das Pyrolysieren der Oberfläche und das Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht an der Vorderseite des Wafers durchgeführt werden.
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In Beispiel 34 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 33 optional beinhalten, dass das Pyrolysieren der Oberfläche und das Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht in einer gemeinsamen Verarbeitungskammer durchgeführt werden.
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In Beispiel 35 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 1 bis 34 optional beinhalten, dass das Pyrolysieren so konfiguriert ist, dass eine Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht mit einer Dicke zwischen 1 µm und 10 µm produziert wird.
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In Beispiel 36 kann der Gegenstand aus Beispiel 35 optional beinhalten, dass das Pyrolysieren so konfiguriert ist, dass die Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht mit einer Dicke zwischen 3 µm und 7 µm, z. B. mit einer Dicke von etwa 5 µm, produziert wird.
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Beispiel 37 ist eine Verarbeitungskammer. Die Verarbeitungskammer kann Folgendes beinhalten: eine Energiezuführungsvorrichtung, die zum Pyrolysieren einer Oberfläche eines Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrats konfiguriert ist, um eine Silicium und Kohlenstoff enthaltende Rückstandschicht über dem Siliciumcarbid enthaltenden kristallinen Substrat zu bilden, und eine Entfernungsvorrichtung, die zum Entfernen der Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Rückstandschicht konfiguriert ist; wobei die Verarbeitungskammer ferner zum wenigstens einmaligen Wiederholen des Pyrolysierens und des Entfernens konfiguriert ist.
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In Beispiel 38 kann der Gegenstand aus Beispiel 37 optional beinhalten, dass die Verarbeitungskammer ferner dazu konfiguriert ist, dass das Substrat zwischen dem Pyrolysieren und dem Entfernen in der Verarbeitungskammer verbleibt.
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In Beispiel 39 kann der Gegenstand aus Beispiel 37 oder 38 optional beinhalten, dass die Entfernungsvorrichtung eine Ätzvorrichtung ist.
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In Beispiel 40 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 37 bis 39 optional beinhalten, dass die Energiezuführungsvorrichtung wenigstens einen Laser oder eine Mikrofunkenerosionsvorrichtung beinhaltet.
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In Beispiel 41 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 37 bis 40 ferner optional Folgendes beinhalten: eine bewegbare Substratstützstruktur, die zum Bewegen des Substrats von einer Position für das Pyrolysieren zu einer Position für das Ätzen und umgekehrt konfiguriert ist.
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In Beispiel 42 kann der Gegenstand aus Beispiel 41 optional beinhalten, dass die bewegbare Substratstützstruktur ferner zum Bewegen des Substrats während des Pyrolysierens konfiguriert ist, um die Energiezuführungsvorrichtung über das Substrat zu scannen.
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In Beispiel 43 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 37 bis 42 optional beinhalten, dass die Energiezuführungsvorrichtung bewegbar ist und zum Bewegen während des Pyrolysierens zum Scannen über das Substrat konfiguriert ist oder dass die Entfernungsvorrichtung bewegbar ist und zum Bewegen während des Ätzens konfiguriert ist.
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In Beispiel 44 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 37 bis 42 optional beinhalten, dass die Energiezuführungsvorrichtung bewegbar ist und zum Bewegen während des Pyrolysierens zum Scannen über das Substrat konfiguriert ist oder dass die Entfernungsvorrichtung bewegbar ist und zum Bewegen während des Ätzens konfiguriert ist.
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In Beispiel 45 kann der Gegenstand aus einem der Beispiele 37 bis 44 ferner optional Folgendes beinhalten: eine Bewegungssteuereinheit, die zum Steuern einer jeweiligen Bewegung sämtlicher bewegbar Vorrichtungen, d. h. der Bewegung von lediglich der bewegbaren Substratstütze, oder der Bewegung der bewegbaren Substratstütze und der Bewegung der bewegbaren Energiezuführungsvorrichtung, oder der Bewegung der bewegbaren Substratstütze und der Bewegung der bewegbaren Entfernungsvorrichtung, oder der Bewegung der bewegbaren Energiezuführungsvorrichtung und der Bewegung der bewegbaren Entfernungsvorrichtung, oder der Bewegung der bewegbaren Substratstütze und der Bewegung der bewegbaren Energiezuführungsvorrichtung und der Bewegung der bewegbaren Entfernungsvorrichtung, konfiguriert ist.
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In Beispiel 46 kann der Gegenstand aus Beispiel 45 optional beinhalten, dass die Bewegungssteuereinheit zum Koordinieren der Bewegung der bewegbaren Substratstütze mit der Bewegung der Energiezuführungsvorrichtung und/oder der Bewegung der bewegbaren Substratstütze mit der Bewegung der Entfernungsvorrichtung konfiguriert ist.
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Beispiel 47 ist ein Siliciumcarbidchip. Der Siliciumcarbidchip kann Folgendes beinhalten: eine erste Hauptoberfläche, eine gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche, und eine Seitenoberfläche, die die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche verbindet, wobei die Seitenoberfläche im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptoberfläche ist, und wobei wenigstens ein Teil der Seitenoberfläche eine wellige Form in einer Richtung von der ersten Hauptoberfläche zu der zweiten Hauptoberfläche aufweist.
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In Beispiel 48 kann der Gegenstand aus Beispiel 47 optional beinhalten, dass die wellige Seitenoberfläche mehrere Ausbuchtungen aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zu der ersten Hauptoberfläche und/oder der zweiten Hauptoberfläche erstrecken.
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In Beispiel 49 kann der Gegenstand aus Beispiel 48 optional beinhalten, dass ein Abstand zwischen angrenzenden Ausbuchtungen der mehreren Ausbuchtungen in einem Bereich von etwa 1 µm bis etwa 10 µm, z. B. von etwa 3 µm bis etwa 7 µm liegt, z. B. etwa 5 µm beträgt.
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In Beispiel 50 kann der Gegenstand aus Beispiel 49 optional beinhalten, dass der Abstand zwischen jeder der Ausbuchtungen und ihrer angrenzenden Ausbuchtung der gleiche ist.
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Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, sollte ein Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen an Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung, wie durch die anliegenden Ansprüche definiert, abzuweichen. Der Schutzumfang der Erfindung wird daher von den anhängenden Ansprüchen angegeben, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind daher einzuschließen.