[实用新型]一种碳化硅晶体激光切片装置有效

专利信息
申请号: 202022566595.0 申请日: 2020-11-09
公开(公告)号: CN214024100U 公开(公告)日: 2021-08-24
发明(设计)人: 叶宏伦;洪天河 申请(专利权)人: 璨隆科技发展有限公司;阿克苏爱矽卡半导体技术研发有限公司;新疆璨科半导体材料制造有限公司
主分类号: B23K26/38 分类号: B23K26/38;B23K26/08;B23K26/06;B23K26/064;B23K26/70
代理公司: 厦门市新华专利商标代理有限公司 35203 代理人: 罗恒兰
地址: 210000 江苏省南京市江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 碳化硅 晶体 激光 切片 装置
【说明书】:

实用新型涉及一种碳化硅晶体激光切片装置,其包括激光切割机构和热力分离机构;本实用新型首先利用切割光源在切割面重新构建该切割面的晶体结构,使单晶态变为非晶态,然后再利用垂直辐射光源和侧面辐射光源对碳化硅晶体进行激光加热,在切割面因为之前的晶态改变,产生热应力效应,最终会沿该切割面热裂分离出表面的片状晶圆。以激光热裂分离出片状晶圆的工序要求虽然增加,但整体效率增加,可以减少4成以上的加工时间。同时激光焦点上下附近形成的切割区域比机械线切割口小,这可节剩材料至少5成。激光热裂法制备片状晶圆工艺干浄,不产生多余废料,这是一种环保工序。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅晶体加工技术领域,具体涉及一种碳化硅晶体激光切片装置。

背景技术

目前碳化硅单晶生长标准技术为籽晶升华法,也被称为物理气相输运生长法PVT。籽晶升华法是通过将一块籽晶放置于坩埚内的一处温度稍低区域,碳化硅SiC源(多晶体)放置在圆柱形致密的石墨坩埚的底部,碳化硅SiC籽晶则放置在坩埚盖附近。坩埚通过射频感应或电阻加热至2300~2400℃,籽晶温度设定在比蒸发源温度低约100℃,这样使得升华的碳化硅SiC物质可以在籽晶上凝结并结晶。成核的晶体是呈周边不规状的圆柱形,成核晶体先加工成圆柱形,再加工成片状、粗抛光,细抛光等工序才形成圆形片状的芯片。

目前主流的圆柱切片工序是采用机械式多组钻石线切割法加工,其是以多组钻石线沿所需的切割面研磨。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于最硬的钻石10级。以机械式切片加工效率不佳,且非常耗时,4寸芯片的加工时间需费10几个小时以上;同时对钻石线的消耗也大。机械式加工法造成的表面加工痕迹较深,加大下一步骤研磨工序的难度。也有研究提出化学机械法来改善这问题,在研磨液中填加化学反应剂,破坏切割线与晶体接触面的分子结构;这方法可以提高和改善问题,但却造成加工废液产生的环境保护问题。

因此,本实用新型人针对现有碳化硅晶体切片加工存在的诸多问题而深入构思,遂产生本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加工效率高且环保的碳化硅晶体激光切片装置。

为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:

一种碳化硅晶体激光切片装置,其包括激光切割机构和热力分离机构;

所述激光切割机构包括工作台以及设置在工作台上方的切割光源,所述工作台用于放置碳化硅晶体,所述切割光源用于扫描碳化硅晶体,且该切割光源产生的光束在碳化硅晶体上的入射点形成一圆环,所述切割光源产生的光束在碳化硅晶体上的入射角θ大于60°;所述切割光源产生的光束在碳化硅晶体内形成一汇聚点,该汇聚点满足以下条件:

其中,r为圆环的半径,h为切割深度,即汇聚点与碳化硅晶体之间的距离,n为碳化硅晶体的折射率;

所述热力分离机构包括旋转盘、垂直辐射光源和侧面辐射光源,所述旋转盘用于防止晶激光切割机构处理过的碳化硅晶体,该旋转盘连接有驱动其转动的驱动件;所述垂直辐射光源设置在旋转盘上方,其产生的光束用于垂直进入碳化硅晶体内;所述侧面辐射光源设置在旋转盘的侧边,其产生的光束以2-5°的入射角进入碳化硅晶体内。

所述切割光源产生的光束中的每个光束的能量小于碳化硅晶体的热熔能量阈值;所述切割光源产生的光束在碳化硅晶体的汇聚点处的能量大于碳化硅晶体的热熔阈值。

所述旋转盘的10-30Hz的频率旋转。

所述切割光源由多个高斯激光束构成。

所述垂直辐射光源产生平行光束,该平行光束在碳化硅晶体上形成一圆面,该圆面的直径等于碳化硅晶体的圆面半径。

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