[发明专利]碳化硅晶体的定型定向的切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体加工技术领域，具体涉及一种碳化硅晶体的定型定向切割的方法。

背景技术

碳化硅晶体是第三代宽带隙半导体材料，和第一代硅、第二代砷化镓半导体材料相比，具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率高、电子饱和漂移速率高、电子迁移率高、介电常数小、抗辐射性能强、化学稳定性好等优良的物理化学性质，以及与硅集成电路工艺兼容等特点，优良的性能使得碳化硅晶体成为制造高温、高频、大功率、抗辐射、不挥发存储器件及光电集成器件的优选材料，成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。同为第三代宽带隙半导体的氮化镓、氮化铝、氧化锌等单晶材料虽然性能同样优异，但晶体生长制备非常困难，而碳化硅单晶材料经过多年的研究其生长技术已经取得突破，为大规模产业化应用奠定了基础。

将碳化硅晶体应用于器件需加工成一定尺寸的晶片，基本工艺包括晶体生长、晶锭裁切与检测、外径研磨、切片、圆边、表层研磨、蚀刻、抛光等步骤。由于碳化硅晶体硬度很高，仅次于金刚石，这为晶体加工带来很大的困难，尤其是晶锭整形、切割阶段，加工速度缓慢，耗用时间长。工作效率较高的晶体切割方法一般是采用多线切割机切割，多线切割机有着表面损伤小、切缝损耗少、加工量大、切割效率高、切片质量好、运行成本低等诸多优点，已渐成为半导体晶体切割方式的主流。多线切割机具备多个线锯、缠绕有多个线锯并可高速旋转的导轮以及安装有晶体并以一定速度向线锯移动的刀架，线锯依靠导轮高速转动的同时接收从浆料供给部提供的浆料，晶体经过高速转动的线锯被切割成多个晶片。由于碳化硅晶体具有各向异性的特点，所以在切割过程中，要严格按照要求的方向切割，切割角度可以通过X射线定向仪准确测定。

利用多线切割机定向切割碳化硅晶锭时，由于物理气相传输法生长的碳化硅晶体往往长度较短，通过整形而成的碳化硅晶锭的长度也相对较短，远小于多线切割机的切割长度，因此对单个碳化硅晶锭进行切割显然造成切割能力和时间的浪费。

为了提高多线切割机的切割效率，专利CN101979230A公开了多线切割机分段切割碳化硅晶体的方法，该方法是根据所切割过程中晶体柱截面不同位置对应的切割长度的不同，变化切割速度，将工作台的匀速进给切割改为连续、分段不同速度进给，从而保证切割质量的前提下提高了切割效率。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明人意识到，对于单个碳化硅晶锭的长度小于多线切割机的切割长度而造成的切割能力和时间的浪费问题，通过将多个晶锭拼接的方式以使其满足切割机的切割长度，可能可以提高切割效率，同时通过改善切割工艺参数保证拼接后的晶锭精确定向，满足定向切割的要求。

鉴于上述认识，本发明提供一种碳化硅晶体的定型定向的切割方法，所述切割方法至少包括：对多个碳化硅晶锭进行整形处理并滚圆至所需尺寸的预处理工序；以及将多个所得碳化硅晶锭依次粘接成一个整体后同时进行切割的切割工序。

本发明将多个碳化硅晶锭粘接成一个整体，使碳化硅晶锭的总长度增加，然后再进行切割，从而保证了被切割的碳化硅晶锭的长度满足多线切割机的切割长度，而且能将多个晶锭同时切割出多个晶片，提高了切割效率。

在本发明中，所述切割工序可包括对所述碳化硅晶锭进行加工定位边，所述定位边至少包括主定位边。这样可以利用所得的主定位作为基准来进行后续切割工序中的定位。

在本发明中，在所述切割工序中，以所述晶锭的主定位边和圆周作为基准，将所述多个晶锭粘接在定型支架上，并将粘接有晶锭的定型支架粘接到定型刀架上，然后将所述定型刀架置于多线切割机中，进行切片。以主定位边和圆周作为基准，可以使多个晶锭精确定型并固定在定型支架上，使各晶锭的端面高度平行，因而能保证各个晶锭的取向一致，切割出的晶片定向偏差小。

在本发明中，在相邻的碳化硅晶锭的端面之间用粘结用胶粘接，使多个碳化硅晶锭以一字排列。

在本发明中，所述定型支架可包括具有台阶结构的上部和倒梯形下部，所述定型刀架可包括具有梯形槽的上部。由于定型支架的梯形下部与定型刀架的上部的梯形槽结合，因此便于定向固定于定型刀架上，在后续切割碳化硅晶锭时确保了切割方向的准确性。定型支架的台阶结构可以从侧面和底面固定晶锭，从而可以有效防止碳化硅晶锭的上下及左右偏移。

所述定型刀架的材质可为不锈钢、模具钢或陶瓷材料。

所述定型支架的材质可为玻璃或者陶瓷材料。

在本发明中，可采用粘结用胶将碳化硅晶锭固定于定型支架上，以及将定型支架上粘接到定型刀架上。