一种基于激光致裂的碳化硅剥离片及加工方法技术

本发明专利技术提供了一种基于激光致裂的碳化硅剥离片及加工方法，属于碳化硅切割技术领域。所述加工方法包括S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息；S02、计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求；S03a、如满足，则启动第一激光束扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的待剥离面；S03b、如不满足，则调节碳化硅晶锭的角度和/或第一方向的角度，并返回S02步骤，直至夹角值满足预设夹角值的要求；S04、对所述待剥离面施加振动，以得到碳化硅剥离片。本发明专利技术提供的基于激光致裂的碳化硅剥离片的加工方法，能够降低碳化硅剥离片的应力和材料损耗，提高碳化硅剥离片的品质。化硅剥离片的品质。化硅剥离片的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光致裂的碳化硅剥离片及加工方法


[0001]本专利技术属于碳化硅切割
，具体涉及一种基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法，尤其涉及尺寸不小于8英寸的碳化硅晶圆用剥离片的加工方法。

技术介绍

[0002]随着产业的发展，对于元器件的性能要求越来越高，逐步逼近硅材料的物理极限。碳化硅衬底由于其优异的物理特性，相比于硅材料，在高压、高频、高温等领域有着无可比拟的优势。目前广泛应用于电力电子，微波射频器件及高端照明等领域。
[0003]碳化硅晶体莫氏硬度为9.2，仅次于金刚石，物理化学性质及其稳定，是典型的硬脆材料，超精密加工一直是业界面临的难题。现有技术是采用机械的方式进行切割，主要是利用砂浆多线切割和金刚石线多线切割的方式。这两种方式的磨料参与加工的方式不同，一个是游离磨料切割，一个是固结磨料加工，但是本质上是相同的，都是一种物理接触式切割方式。
[0004]但这两种切割方法同样存在一些问题：随着尺寸的增加，纵向切割接触面积越来越大，磨料所能提供单位面积的切削力降低，会在加工过程中产生较大的形变应力。
[0005]专利技术专利CN110010519A“一种碳化硅晶体激光切片装置及方法”提出了通过脉冲激光在晶锭内部进行聚焦，进而在焦点处形成一层改性层，然后将晶片从这层改性层进行分离，该方法不但可以提高加工效率，也可以极大的减少材料的浪费。但是，该专利技术在整个加工过程中，平台加减速的时间占据了很大一部分，同时，频繁的加减速也可能因惯性造成平台上加工晶锭固定不稳定而影响激光焦点在晶锭内的深度不一，造成形成的改性层高度不一致，并最终造成晶片的厚度均匀性较差，在加减速段也可能造成激光能量的不足或过度而影响到改性层的改性程度，影响后续晶片分离的成功率。
[0006]专利技术专利CN114473188A“一种用于剥离晶片的激光加工方法、装置”公开了通过碳化硅晶锭做旋转运动，激光扫描线运动，对碳化硅晶锭进行扫描形成改性层，激光改性的运动轨迹不再是晶体内部往复的折线，减少了折线运动过程中电机加速减速所浪费的时间，提高加工效率，通过两个激光头分别对晶体内部和边缘分区域加工，实现了内部和边缘的改性层处于同一水平面上，从而保证了晶片片内的厚度一致性。但是该专利技术剥离过程中无法自动调节激光头与碳化硅晶锭的角度，每剥离完一片都需要人工调节，增加了加工时间，且容易造成材料的损耗和产生加工应力，加工应力会导致后续加工过程中裂片，以及弯曲度和翘曲度超标的问题。因此，降低加工应力势在必行。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法，能够降低碳化硅剥离片的应力和材料的损耗，提高碳化硅剥离片的品质。
[0008]本专利技术一方面提供了一种基于激光致裂的碳化硅剥离片的加工方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息；
[0010]S02、计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求，其中，所述第一平面与第一激光束所在的第一方向始终保持垂直；
[0011]S03a、如满足，则启动第一激光束扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的待剥离面；S03b、如不满足，则调节碳化硅晶锭的角度和/或第一方向的角度，并返回S02步骤，直至夹角值满足预设夹角值的要求；
[0012]S04、对所述待剥离面施加振动，以得到碳化硅剥离片。
[0013]本专利技术另一方面提供了一种8英寸碳化硅剥离片，所述8英寸碳化硅剥离片的尺寸为8英寸，Bow≤60μm，Sori≤100μm，损伤层深度≤100μm且表面裂纹台阶高度最大值不超过损伤层深度的70％。
[0014]由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0015]1、本专利技术的激光剥离可以降低碳化硅晶片加工应力，减少外延后面型变化量(＜10um)；
[0016]2、使用本专利技术提供的基于激光致裂的碳化硅剥离片的加工方法，能够提高单位碳化硅棒长的产片数量(＞30％)；
[0017]3、本专利技术提供的加工方法中，以裂纹扩展的方式代替磨削的方式，实现了晶体材料零损耗；
[0018]4、本专利技术的8英寸碳化硅剥离片可以为后续的减薄和抛光工序制定合理的工艺参数提供依据，降低碳化硅晶片的加工损伤。
附图说明
[0019]图1示出了本专利技术的基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法的一个示例性实施例的工艺流程示意图；
具体实施方式
[0020]为了更清楚的阐释本专利技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
[0021]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0022]另外，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0024]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0025]示例1
[0026]图1示出了本专利技术的基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法的一个示例性实施例的工艺流程示意图。
[0027]在本专利技术的一个示例性实施例中，如图1所示，基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法包括以下步骤：
[0028]S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息。
[0029]具体来讲，可以利用布拉格衍射的原理进行晶面检测，即碳化硅表面晶体由晶面族A、B、C组成面间距为d，当激光射线以掠射角α投射到碳化硅晶体时，晶面A上点阵的散射和晶面B、C上的点阵的散射相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法，其特征在于，所述加工方法包括步骤：S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息；S02、计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求，其中，所述第一平面与第一激光束所在的第一方向始终保持垂直；S03a、如满足，则启动第一激光束扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的待剥离面；S03b、如不满足，则调节碳化硅晶锭的角度和/或第一方向的角度，并返回S02步骤，直至夹角值满足预设夹角值的要求；S04、对所述待剥离面施加振动，以得到碳化硅剥离片。2.根据权利要求1所述的基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法，其特征在于，所述预设夹角值为在0～10范围内选择的确定值，进一步地，所述夹角值为在0.5～3.5或4.5～7范围内选择的确定值。3.根据权利要求1所述的基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括：S05、沿所述第一平面磨平S04步骤留在碳化硅晶锭上的剥离区域，并再次进行S01至S04的步骤，以得到另一碳化硅剥离片；或者沿所述第一平面磨平S04步骤留在碳化硅晶锭上的剥离区域后，直接启动第一激光束再次扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的另一待剥离面，随后进行S04步骤，以得到又一碳化硅剥离片。4.根据权利要求1所述的基于激光致裂的碳化硅剥离片加工方法，其特征在于，步骤S03还包括：在所述夹角值满足预设夹角值的要求的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆瑞，马立兴，王瑞，刘家朋，王含冠，赵树春，李霞，周敏，宋建，高立志，窦文涛，
申请(专利权)人：山东天岳先进科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：