CN109808092B - 碳化硅晶棒多线切割方法 - Google Patents

Abstract

一种碳化硅晶棒的多线切割方法，包括：将多个碳化硅晶棒头尾连接在一起，形成晶棒组；在晶棒组的端面粘贴第一陪片；对粘贴有所述第一陪片的所述晶棒组进行多线切割，切割产生多个晶片，最外侧的所述晶片为第一端面晶片，相邻两个所述碳化硅晶棒之间相互最靠近对方的一个所述晶片为第二端面晶片，所述第一端面晶片和所述第二端面晶片之外的所述晶片为中间晶片；在切割形成所述第一端面晶片之时或之后，分离所述第一陪片和所述第一端面晶片。所述碳化硅晶棒的多线切割方法提高碳化硅晶棒的端面晶片质量和良品率，降低碳化硅晶片的加工成本。

Description

碳化硅晶棒多线切割方法

技术领域

本发明属于半导体材料加工领域，尤其涉及一种碳化硅晶棒多线切割方法。

背景技术

随着半导体技术和光电技术的快速发展，碳化硅晶片的需求量逐年增大。碳化硅晶片主要制造工艺流程为：晶体生长—切割(切片)—研磨—抛光。其中，切割工序是碳化硅晶片制造加工中的关键工序之一。切割加工质量的好坏，直接影响后续工序加工的质量。

切割工序得到的晶片中，晶片翘曲度(Warp)是评价晶片变形的重要指标。晶片翘曲度通常指不受外力影响下，晶片的中间面最高点与最低点的距离。在实际生产中，晶片翘曲度通常难以修复，并且会导致在后续的加工中，晶片轴线与晶轴偏离，影响后续加工质量。因此，在切割过程中，需要严格控制晶片翘曲度的值。

然而，现有多线切割方法切割得到的碳化硅晶片中，易出现端面晶片(头尾晶片)的晶片翘曲度不符合满足要求的情况。并且，碳化硅晶片尺寸越大，端面晶片的这种晶片翘曲度不符合要求的情况越严重。

更多相应内容，可以参考公开号为CN104400820A的中国专利申请，其公开了一种减少晶棒在切割过程中产生头尾片的粘棒装置及其粘棒方法。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种碳化硅晶棒多线切割方法，提高碳化硅晶棒的第一端面晶片质量和良品率，降低碳化硅晶片的加工成本。

为解决上述问题，本发明提供一种碳化硅晶棒多线切割方法，包括：将多个碳化硅晶棒头尾连接在一起，形成晶棒组；在晶棒组的端面粘贴第一陪片；对粘贴有所述第一陪片的所述晶棒组进行多线切割，切割产生多个晶片，最外侧的所述晶片为第一端面晶片，相邻两个所述碳化硅晶棒之间相互最靠近对方的一个所述晶片为第二端面晶片，所述第一端面晶片和所述第二端面晶片之外的所述晶片为中间晶片；在切割形成所述第一端面晶片之时或之后，分离所述第一陪片和所述第一端面晶片。

可选的，所述第一陪片的形状为圆柱形。

可选的，所述第一端面晶片的厚度等于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片的厚度等于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割；

或者，所述第一端面晶片的厚度等于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片的厚度大于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，还同时对所述第一陪片进行切割，被切割的所述第一陪片的厚度等于所述中间晶片的厚度；

或者，所述第一端面晶片的厚度等于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片的厚度小于或等于所述中间晶片的厚度；所述碳化硅晶棒的至少一个所述端面上，粘贴多个所述第一陪片；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

可选的，所述第一端面晶片的厚度小于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片和所述第一端面晶片的粘贴总厚度大于或等于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割；

或者，所述第一端面晶片的厚度小于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片和所述第一端面晶片的粘贴总厚度大于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片进行切割，被切割的所述第一陪片的厚度，加上粘贴着的所述第一端面晶片的厚度，等于所述中间晶片的厚度；

或者，所述第一端面晶片的厚度小于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片的厚度小于或等于所述中间晶片的厚度；所述碳化硅晶棒的至少一个所述端面上，粘贴多个所述第一陪片；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

可选的，所述第一端面晶片的厚度在400μm以上，所述中间晶片的厚度为500μm～650μm。

可选的，相邻两个所述碳化硅晶棒的头尾之间采用第二陪片连接在一起，形成所述晶棒组；在切割形成所述第二端面晶片之时或之后，分离所述第二陪片和所述第二端面晶片。

可选的，所述第二陪片等于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第二陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

可选的，所述第一陪片的材料为石英玻璃、单晶硅、蓝宝石或碳化硅中的一种；所述第二陪片的材料为石英玻璃、单晶硅、蓝宝石或碳化硅中的一种。

可选的，采用黄蜡、AB胶、UV胶、压敏胶、乳胶中的一种或几种粘所述贴第一陪片；采用黄蜡、AB胶、UV胶、压敏胶、乳胶中的一种或几种粘所述贴第二陪片。

可选的，在分离所述第一陪片和所述第一端面晶片后，对所述第一端面晶片进行退火处理；在分离所述第二陪片和所述第二端面晶片后，对所述第二端面晶片进行退火处理。

可选的，在所述端面粘贴所述第一陪片之前，对所述端面进行表面处理。

可选的，在所述端面粘贴所述第一陪片之前，对所述第一陪片的贴合面进行表面处理。

可选的，在所述端面粘贴所述第二陪片之前，对所述第二陪片的贴合面进行表面处理。

本发明技术方案的其中一个方面中，利用将多个碳化硅晶棒粘贴在一起，并且将第一陪片与端面粘接的方法，切割相应的碳化硅晶棒，减小第一端面晶片和第二端面晶片的翘曲程度，有效地解决了多线切割中晶棒端面晶片(包括第一端面晶片和第二端面晶片)的翘曲问题，使端面晶片保持良好的面形精度，有效提高端面晶片的质量，提升了原材料碳化硅晶棒的产片率。并且，本发明具有制备工艺简单，成本低廉的优势。

附图说明

图1为一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况示意图；

图2为另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况示意图；

图3为另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况示意图；

图4为另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况示意图；

图5为另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况示意图；

图6为另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况示意图；

图7为对比例得到的端面晶片立体形状示意图；

图8为实施例得到的端面晶片和陪片粘贴在一起的立体形状示意图；

图9为图8所示端面晶片的单独立体形状示意图。

具体实施方式

碳化硅晶体材料具有高强度、高耐磨性、高硬脆等特点。碳化硅晶棒的第一端面晶片由于两侧受力不均，翘曲的程度较晶棒中间部分的晶片更为严重，这很多时候会直接导致第一端面晶片的报废。而如果第一端面晶片报废，切割的产出率难以提升，增加了碳化硅晶片的加工成本。

具体的，没有特殊处理，直接切割产生第一端面晶片易导致出现以下问题：

1、切割产生端面晶片(包括第一端面晶片和第二端面晶片)的线锯寿命短：在切割开始时，线锯与碳化硅晶棒的接触为一点，此时第一端面晶片与中间晶片的切割位置没有太多区别，但是，随着切割的深入，由于第一端面晶片没有固定支撑，第一端面晶片的两切割端面会受力不均，切割面逐渐向外弯曲，这样导致线切割阻力增加，线锯的负载加大，造成线锯容易断线；

2、总体切割质量低，第一端面晶片报废；如前所述，随着线锯切割进给量的增加，第一端面晶片的切割面逐渐弯曲，会使线锯的冷却和润滑变的困难，使线锯温度升高，高温可能导致切割形变；

3、到切割后期，线锯已经全部没入晶棒内部，线锯的振动、跳线等现象对晶片的影响会相对更大，容易造成第一端面晶片损伤，直接影响加工质量；

4、第一端面晶片同一切割面上前后期受力不均匀，局部受力过大，增大翘曲程度。

为此，本发明提供一种新的碳化硅晶棒多线切割方法，通过将多个碳化硅晶棒粘贴在一起，形成晶棒组，并粘贴第一陪片于相应的端面，减小端面晶片翘曲度。

本发明提供的碳化硅晶棒的多线切割方法，包括：

将多个碳化硅晶棒头尾连接在一起，形成晶棒组；

在晶棒组的端面粘贴第一陪片；

对粘贴有所述第一陪片的所述晶棒组进行多线切割，切割产生多个晶片，最外侧的所述晶片为第一端面晶片，相邻两个所述碳化硅晶棒之间相互最靠近对方的一个所述晶片为第二端面晶片，所述第一端面晶片和所述第二端面晶片之外的所述晶片为中间晶片；

在切割形成所述第一端面晶片之时或之后，分离所述第一陪片和所述第一端面晶片。

本发明提供的方法可以运用于4英寸～8英寸的碳化硅晶棒。相应的第一陪片的俯视直径可以与碳化硅晶棒的直径相等，即第一陪片的俯视直径可以在100mm～200mm的范围。

最外侧的所述晶片，包括头尾各一个晶片，它们为第一端面晶片(亦可称头尾晶片)，即一个晶棒组进行一次多线切割，通常产生两个第一端面晶片。

相邻两个所述碳化硅晶棒之间相互最靠近对方的一个所述晶片为第二端面晶片。因此，在一个晶棒组，除了头尾两个第一端面晶片，其它的端面晶片均为第二端面晶片。

在所述端面粘贴所述第一陪片之前，还可以对所述端面进行表面处理。所述表面处理减小端面的粗糙度，既方便后续与第一陪片贴合，又使得最终的形状改善效果更好。

在所述端面粘贴所述第一陪片之前，还可以对所述第一陪片的贴合面进行表面处理。对所述第一陪片的贴合面进行表面处理，使所述端面与所述第一陪片的贴合面的粗糙度均达到0.8μm以下。在这种粗糙度条件下，能够使后续端面与第一陪片粘贴后，第一陪片起到更好的形状改善效果(防止翘曲变形的效果)。

上述表面处理中，较佳的，是使第一陪片的贴合面与端面(表面)粗糙度达到一致水平(相等)。然而，即便无法使两者达到相等，也希望两者的粗糙度尽量相近，并使它们的粗糙度均小于0.8μm。上述表面处理的具体方式可以为机械研磨，可参考相关技术，在此不再赘述。

将多个碳化硅晶棒头尾连接在一起，形成晶棒组的过程中，也可以对各个相连接在一起的碳化硅晶棒端面进行相应的表面处理，可以参考上述内容。

在一些情况下，相邻两个所述碳化硅晶棒的头尾之间，可以采用第二陪片连接在一起，形成所述晶棒组。在这种采用第二陪片的方案中，在切割形成所述第二端面晶片之时或之后，分离所述第二陪片和所述第二端面晶片。

如果是采用了第二陪片，第二陪片在与相应的碳化硅晶棒端面进行粘贴之前，同样可以进行相应的表面处理，可以参考上述内容。

在上述过程中，包含制作第一陪片的过程，所述第一陪片的材料可以为石英玻璃、单晶硅、蓝宝石或碳化硅中的一种。

在制作第一陪片时，根据所要粘贴的碳化硅晶棒尺寸和缺陷特点，将石英玻璃、单晶硅、蓝宝石或碳化硅等原材料，加工成相匹配的尺寸和形状。

所述第一陪片的形状可以为圆柱形，通常可以为扁平圆柱体形，进一步可以为规则的等厚扁平圆柱形。

第一陪片的厚度，可以根据不同情况调整，后续进一步说明。

第二陪片的制作材料、制作方法和形状，可以和第一陪片相同，因此，可以参考上述内容。

本发明采用粘贴方式，将碳化硅晶棒的端面和第一陪片固定在一起。粘贴方式所使用的粘结剂，可以是热熔型的黄蜡，热熔胶，瞬干型的AB胶，热固型的环氧树脂，光敏型的UV胶，压敏型的压敏胶和乳胶(乳液和乳胶型的乳胶)中的一种或几种。也就是说，可以采用黄蜡、AB胶、UV胶、压敏胶、乳胶中的一种或几种粘所述贴第一陪片。

处理粘贴在一起的第一陪片和第一端面晶片时，根据上述不同粘结剂的不同性质，分别可以使用加热或喷脱胶剂等方式中的一种或几种，使第一陪片和第一端面晶片分离。需要说明的是，除了这些分离方式，本说明书后续会提到，第一陪片和第一端面晶片也可以在切割过程中，直接切割分离。

当碳化硅晶棒和碳化硅晶棒直接粘贴而连接在一起，同样可以采用上述相应的粘结剂。分离时，也可以同样采用相应的分离方法。

当碳化硅晶棒之间通过第二陪片粘贴而连接在一起时，同样可以采用上述相应的粘结剂，分离时，也可以同样采用相应的分离方法。

多线切割是按照一定的晶向，将碳化硅晶棒切割成表面平整、厚度均匀的切割片，以便于后续的研磨加工。多线切割工序在多线切割机上实施，切割方式可以是钢线游离磨料砂浆型，也可以是钢线固结磨料型。它们的基本原理是，一定直径的锯线绕在几个开槽的导轮上，形成一排以相同的特定间距排列的切割线网，线之间的空间决定了后续晶片的厚度。锯线在晶棒表面往复运动，而晶棒不断下压(或其它相对运动方式)，使锯线和晶棒接触，砂浆或者冷却液通过锯线进入晶棒的锯缝，附着在锯线上的磨粒或者锯线本身固结的磨粒对晶棒产生剧烈摩擦，使得材料碎裂脱落，达到切割的效果。

在分离所述第一陪片和所述第一端面晶片后，本发明还可以对所述第一端面晶片进行退火处理。退火处理消除第一端面晶片的内部应力，防止第一端面晶片与相应第一陪片分离后，又在应力作用下重新发生弯曲现象。所述退火处理可以包括在1200℃～2000℃条件下对所述第一端面晶片进行退火6～12h。在所述退火处理后，还可以对所述第一端面晶片进行面型精度检测，并可以评价第一端面晶片的质量。

同样的，在分离所述第二陪片和所述第二端面晶片后，本发明还可以对所述第二端面晶片进行退火处理。退火处理消除第二端面晶片的内部应力，防止第二端面晶片与相应第二陪片分离后，又在应力作用下重新发生弯曲现象。所述退火处理可以包括在1200℃～2000℃条件下对所述第二端面晶片进行退火6～12h。在所述退火处理后，还可以对所述第二端面晶片进行面型精度检测，并可以评价第二端面晶片的质量。

请参考图1，在一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况下，将5个碳化硅晶棒110头尾连接(头尾直接粘贴)在一起，形成晶棒组(未标注)。在晶棒组的端面粘贴第一陪片120，即第一陪片120粘贴在晶棒组的前后端面。对粘贴有第一陪片120的晶棒组进行多线切割(图中各虚线表示的是切割位置所在直线)，每个碳化硅晶棒110切割产生多个晶片(需要特别说明的是，图中显示晶片为5个，但图中仅是为了清楚显示，并不是实际切割的个数。实际切割的晶片个数根据晶棒的长度以及切割线之间的间距而定，多种晶片个数都有。例如，一毫米厚度的晶棒可以切割出一个或两晶片)，最外侧的晶片为第一端面晶片111，相邻两个碳化硅晶棒110之间相互最靠近对方的一个晶片为第二端面晶片112，第一端面晶片111和第二端面晶片112之外的晶片为中间晶片113。

也就是说，每个碳化硅晶棒110均被切割出多个中间晶片113(图中显示为3个，但如前所述，通常中间晶片有11个)。但对于第一个和第五个碳化硅晶棒110而言，它还被切割出一个第一端面晶片111和一个第二端面晶片112；对第二个至第四个碳化硅晶棒110而言，它还被切割出两个第二端面晶片112。

图1中，第一端面晶片111和第二端面晶片112的厚度等于中间晶片113的厚度。第一陪片120的厚度也等于中间晶片113的厚度。

图1还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片120和晶棒组的粘贴位置进行切割(如图中两端各一条最外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片111的同时，也分离了第一陪片120和第一端面晶片111。

图1显示的切割方法情况下，由于第一陪片120粘贴在碳化硅晶棒110的前后端面，使得在切割过程中，第一端面晶片111受到的切割环境(主要是相应的应用作用)和中间晶片113受到的切割环境更加接近，因此，使第一端面晶片111的质量更加接近中间晶片113的质量，即能够提高第一端面晶片的切割良率。

另外，由于碳化硅晶棒110前后直接粘贴而连接在一起，同样使得在切割过程中，第二端面晶片112受到的切割环境(主要是相应的应用作用)和中间晶片113受到的切割环境更加接近，因此，也使第二端面晶片112的质量更加接近中间晶片113的质量，即能够提高第二端面晶片的切割良率。

需要说明的是，其它情况中，在多线切割过程中，也可以不必对第一陪片120和碳化硅晶棒110的粘贴位置进行切割，此时，第一端面晶片111受到的切割环境仍然比没有粘贴第一陪片120时更加接近中间晶片113的切割环境，即此时第一端面晶片的切割良率仍然提高。

需要说明的是，其它情况中，在多线切割过程中，也可以对碳化硅晶棒110之间的粘贴位置进行切割。此时，第二端面晶片112受到的切割环境更加接近中间晶片113的切割环境，即此时第二端面晶片的切割良率提高。

请参考图2，在另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况下，将5个碳化硅晶棒210头尾连接在一起，形成晶棒组(未标注)。在晶棒组的端面粘贴第一陪片220。对粘贴有第一陪片220的晶棒组进行多线切割(图中各虚线表示的是切割位置所在直线)，每个碳化硅晶棒210均被切割出多个中间晶片213，第一个和第五个碳化硅晶棒210还被切割出一个第一端面晶片211和一个第二端面晶片212，第二个至第四个碳化硅晶棒210还被切割出两个第二端面晶片212。

图2中，第一端面晶片211和第二端面晶片212的厚度等于中间晶片213的厚度。但第一陪片220的厚度大于中间晶片213的厚度。(其它实施例中，第一端面晶片和第二端面晶片的厚度可以小于中间晶片的厚度)。

图2还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片220和晶棒组的粘贴位置进行切割(如图中两端各一条次外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片211的同时，也分离了第一陪片220和第一端面晶片211。

图2中，在对碳化硅晶棒210进行多线切割时，还同时对第一陪片220进行切割，被切割的第一陪片210的厚度等于中间晶片213的厚度。

与图1的情况类似，图2所示情况也使第一端面晶片211和第二端面晶片212的质量更加接近中间晶片213的质量，能够提高端面晶片的切割良率。

需要说明的是，其它情况中，在对碳化硅晶棒210进行多线切割时，也可以不必对第一陪片220和碳化硅晶棒210的粘贴位置进行切割，甚至，也可以不必对第一陪片220进行切割，此时，第一端面晶片211受到的切割环境仍然比没有粘贴第一陪片220时更加接近中间晶片213的切割环境，即此时第一端面晶片的切割良率仍然提高。

请参考图3，在另一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况下，将5个碳化硅晶棒310头尾连接在一起，形成晶棒组(未标注)。在晶棒组的端面粘贴第一陪片320，并且继续在第一陪片320的端面粘贴第一陪片330(即碳化硅晶棒310的两个端面上，均粘贴多个第一陪片)。对粘贴有第一陪片320的晶棒组进行多线切割(图中各虚线表示的是切割位置所在直线)，每个碳化硅晶棒310均被切割出多个中间晶片313，第一个和第五个碳化硅晶棒310还被切割出一个第一端面晶片311和一个第二端面晶片312，第二个至第四个碳化硅晶棒310还被切割出两个第二端面晶片312。

在对碳化硅晶棒310进行多线切割时，同时对第一陪片320和碳化硅晶棒310的粘贴位置进行切割。并且，还对第一陪片320和第一陪片330之间的粘贴位置进行切割。

需要说明的是，其它情况中，在碳化硅晶棒310的前后端面粘贴第一陪片320之后，也可以不必对第一陪片320和碳化硅晶棒310的粘贴位置进行切割，甚至，也可以不对第一陪片320和第一陪片330之间的粘贴位置进行切割。

需要说明的是，其它情况中，晶棒组可以粘贴更多的第一陪片，晶棒组两端也可以粘贴不一样个数的第一陪片。其它情况中，也可以第一陪片320、第一陪片330和第一端面晶片311的粘贴总厚度大于中间晶片313的厚度，但第一陪片320和第一陪片330的总厚度也大于中间晶片313的厚度。

请参考图4，在一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况下，将4个碳化硅晶棒410头尾连接在一起，具体的，相邻两个碳化硅晶棒410的头尾之间，采用第二陪片430连接在一起，形成所述晶棒组(未标注)。在晶棒组的端面粘贴第一陪片420，即第一陪片420粘贴在晶棒组的前后端面。对粘贴有第一陪片420和第二陪片430的晶棒组进行多线切割(图中各虚线表示的是切割位置所在直线)，每个碳化硅晶棒410切割产生5个晶片，包括多个中间晶片413，第一个和第五个碳化硅晶棒410还包括一个第一端面晶片411和一个第二端面晶片412，对第二个至第四个碳化硅晶棒410还包括两个第二端面晶片412。

图4中，第一端面晶片411和第二端面晶片412的厚度等于中间晶片413的厚度。第一陪片420的厚度也等于中间晶片413的厚度。

图4还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片420和晶棒组的粘贴位置进行切割(如图中两端各一条最外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片411的同时，也分离了第一陪片420和第一端面晶片411。

图4显示的切割方法情况下，由于第一陪片420粘贴在碳化硅晶棒410的前后端面，使得在切割过程中，第一端面晶片411受到的切割环境(主要是相应的应用作用)和中间晶片413受到的切割环境更加接近，因此，使第一端面晶片411的质量更加接近中间晶片413的质量，即能够提高第一端面晶片的切割良率。

另外，由于碳化硅晶棒410前后通过第二陪片430粘贴而连接在一起，同样使得在切割过程中，第二端面晶片412受到的切割环境(主要是相应的应用作用)和中间晶片413受到的切割环境更加接近，因此，也使第二端面晶片412的质量更加接近中间晶片413的质量，即能够提高第二端面晶片的切割良率。其它情况中，还可以在切割形成所述第二端面晶片之时，同时分离所述第二陪片和所述第二端面晶片。

图4中，第一端面晶片411的厚度在400μm以上，而中间晶片413的厚度为500μm～650μm。可见，第一陪片420的厚度与第一端面晶片411的厚度相等，因此，第一陪片420的厚度可以在400μm以上。

请参考图5，在一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况下，将4个碳化硅晶棒510头尾连接在一起，具体的，相邻两个碳化硅晶棒510的头尾之间，采用第二陪片530连接在一起，形成所述晶棒组(未标注)。在晶棒组的端面粘贴第一陪片520，即第一陪片520粘贴在晶棒组的前后端面。对粘贴有第一陪片520和第二陪片530的晶棒组进行多线切割(图中各虚线表示的是切割位置所在直线)，每个碳化硅晶棒510切割产生5个晶片，包括多个中间晶片513，第一个和第五个碳化硅晶棒510还包括一个第一端面晶片511和一个第二端面晶片512，对第二个至第四个碳化硅晶棒510还包括两个第二端面晶片512。

图5中，第一端面晶片511和第二端面晶片512的厚度等于中间晶片513的厚度。第一陪片520的厚度大于中间晶片513的厚度。

图5还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片520和晶棒组的粘贴位置进行切割(如图中两端各一条次外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片511的同时，也分离了第一陪片520和第一端面晶片511。

图5还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片520本身进行切割(如图中两端各一条最外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片511时，第一端面晶片511两端面受到的压力条件更加相同。

图5显示的切割方法情况下，由于第一陪片520粘贴在碳化硅晶棒510的前后端面，使得在切割过程中，第一端面晶片511受到的切割环境(主要是相应的应用作用)和中间晶片513受到的切割环境更加接近，因此，使第一端面晶片511的质量更加接近中间晶片513的质量，即能够提高第一端面晶片的切割良率。

另外，在切割晶棒组(即切割形成第二端面晶片513)之时，同时对第二端面晶片513和第二陪片530之间的粘贴位置进行切割，从而分离第二陪片530和第二端面晶片513。这种情况下，能够使第二端面晶片513在切割过程中两端受到更加一致的应力作用。

请参考图6，在一种碳化硅晶棒的多线切割方法情况下，将3个碳化硅晶棒610头尾连接在一起，具体的，相邻两个碳化硅晶棒610的头尾之间，采用第二陪片640和第二陪片650连接在一起(即相邻两个碳化硅晶棒之间具有两个以上的第二陪片)，形成所述晶棒组(未标注)。在晶棒组的端面粘贴第一陪片620，并继续在第一陪片的外侧粘贴第一陪片630(即晶棒组的端面粘贴两个以上第一陪片)，也就是说，第一陪片620粘贴在晶棒组的前后端面，第一陪片630粘贴在第一陪片620的外端面。对粘贴有第一陪片620、第一陪片630、第二陪片640和第二陪片650的晶棒组，进行多线切割(图中各虚线表示的是切割位置所在直线)，每个碳化硅晶棒610切割产生5个晶片，包括多个中间晶片613，第一个和第三个碳化硅晶棒610还包括一个第一端面晶片611和一个第二端面晶片612，对第二个碳化硅晶棒610还包括两个第二端面晶片612。

需要说明的是，其它情况中，晶棒组两端可以粘贴更多的第一陪片，并且，两端可以粘贴不一样个数的第一陪片。其它情况中，晶棒组内相邻两个碳化硅晶棒之间，可以采用粘贴更多的第二陪片以连接在一起。

图6中，第一端面晶片611和第二端面晶片612的厚度等于中间晶片613的厚度。第一陪片620和第二陪片630的厚度均等于中间晶片613的厚度。第二陪片640和第二陪片650的厚度均等于中间晶片613的厚度。

图6还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片620和晶棒组的粘贴位置进行切割(如图中两端各一条次外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片611的同时，也分离了第一陪片620和第一端面晶片611。

图6还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第一陪片620和第一陪片630之间的粘贴位置进行切割(如图中两端各一条最外侧的虚线所示)。这种方式中，在形成第一端面晶片611时，第一端面晶片611两端面受到的压力条件更加相同。

图6显示的切割方法情况下，由于第一陪片620粘贴在碳化硅晶棒610的前后端面，使得在切割过程中，第一端面晶片611受到的切割环境(主要是相应的应用作用)和中间晶片613受到的切割环境更加接近，因此，使第一端面晶片611的质量更加接近中间晶片613的质量，即能够提高第一端面晶片的切割良率。

图6还显示，在对碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对第二陪片640和第二陪片650之间的粘贴位置进行切割。这种方式中，在形成第二端面晶片612时，第二端面晶片612两端面受到的压力条件更加相同。

其中，第一端面晶片611的厚度在400μm以上，中间晶片613的厚度为500μm～650μm。

其它情况下，也可以是所述第一端面晶片的厚度小于所述中间晶片的厚度。此时，所述第一陪片的厚度可以同样小于所述中间晶片的厚度(第一陪片的厚度可以等于第一端面晶片的厚度，也可以不等于第一端面晶片的厚度)。所述第一陪片和所述第一端面晶片的粘贴总厚度大于或等于所述中间晶片的厚度。在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

其情况下，也可以是所述第一端面晶片的厚度小于所述中间晶片的厚度。第一陪片的厚度也小于中间晶片的厚度。但所述第一陪片和所述第一端面晶片的粘贴总厚度大于所述中间晶片的厚度。在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片进行切割，被切割的所述第一陪片的厚度，加上粘贴着的所述第一端面晶片的厚度，等于所述中间晶片的厚度。

其情况下，也可以是所述第一端面晶片的厚度小于所述中间晶片的厚度。所述第一陪片的厚度小于或等于所述中间晶片的厚度。所述碳化硅晶棒的至少一个所述端面上，粘贴多个所述第一陪片。在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

本发明进行相应的对比例和实施例如下。

在对比例和实施例中，碳化硅晶棒(尺寸为4英寸，即直径为100mm)进行多线切割，采用的碳化硅晶棒的长度为12mm。

其中，对比例和实施例采用的多线切割条件如下表1所示：

加工设备	多线切割机
		线径	0.08mm～0.25mm
槽距	0.67mm～0.85mm
		单片耗线量	400m～1200m
线速度	5m/s～25m/s
		工作台进给速度	0.02mm/min～0.3mm/min
张力	10N～45N
		摆动角度	3°～10°
摆动次数	10次/min～25次/min
		往复运动周期	50s～80s
相关液体流量	90L/min～180L/min
		温度	10℃～30℃

表1

对比例

对比例是采用现有方法，对碳化硅晶棒进行多线切割过程，即没有使用相应的第一陪片。

表2显示了未粘贴第一陪片的切割效果，如下所示：

表2

表2中，晶片两个面测得的各面型精度数据存在不同。这是因为，测量时，通常的平面度测量仪默认晶片的摆放背面是一个平面，因此，晶片的不同面作为背面(正面)时，测出来的数据不同，后续表3也是同样的情况。

从表2中可以看出，对比例得到的14个晶片中：

厚度为490mm～510mm；

TTV的值在20～35μm；

Bow的值在±25μm；

Warp的值均在35μm～75μm；

其中，第一端面晶片中，Warp的值均超过70μm。

图7示出了一个采用现有方法得到的第一端面晶片700，第一端面晶片700对应于表2中的第14片晶片(亦即其中一个第一端面晶片)，其Si面中，Bow的值为-29.896μm，Warp的值为71.349μm。

可以看出，相较于中间部分的晶片，两端的晶片翘曲度较大。这是由于，切割时对第一端面晶片产生单侧压迫作用，使第一端面晶片受力较为不均，形变较大，而晶棒中间部分的中间晶片显然受影响较小。

根据多线切割原理，当锯线切入晶棒时，锯线所受到的垂直载荷由零开始逐渐增加，同时出现侧向偏移的情况。随着载荷的增大，最初切入位置和所受载荷相对稳定位置之间，锯线的侧向偏移会造成晶片的翘曲。由于实际多线切割过程中，进给速度始终在调整，锯线所受载荷也在不断变化，而第一端面晶片一侧受到锯线的侧向振动冲击，另一侧则不受约束，是造成了第一端面晶片翘曲度过大的不良后果。

实施例

在实施例中，进行多线切割前，将5个4英寸碳化硅晶棒头尾连接在一起形成晶棒组，对晶棒组暴露的两个端面进行机械研磨，使其表面粗糙度小于0.8μm。

加工贴合面直径为100mm的圆柱形第一陪片。其中，第一陪片厚度为500μm。

本实施例中，第一陪片的材质为石英玻璃。并且，对第一陪片的贴合表面进行研磨。

在第一陪片的贴合面上，均匀涂上一层液态黄蜡，并将其粘贴在碳化硅晶棒两端的端面上。

对粘贴在一起的结构加压后，静置固化，使第一陪片和晶棒组的端面贴合牢固。

将粘贴有第一陪片的晶棒组进行多线切割。

多线切割结束后，图8显示了其中一个第一端面晶片810与第一陪片820粘贴在一起的示意图，可知本实施例中，未对第一陪片和碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

将切割下来的第一端面晶片与第一陪片分离，分离后单独的第一端面晶片810如图9所示。第一端面晶片810对应于后续表3中第14片晶片(14片晶片对应于其中一个碳化硅晶棒)。

最后，对洗净的第一端面晶片的面型精度进行检测，结果如表3所示：

表3

从表3中可以看出，实施例得到的14个晶片中：

厚度为496mm～504mm；

TTV的值在20μm以内；

Bow的值在±20μm以内；

Warp的值在30±10μm以内；

其中，各晶片中，Warp的值均在40μm以内。

表3显示，第1片晶片和第14片晶片的Si面中，Bow的值为12.623μm，Warp的值为33.297μm，即第一端面晶片的Warp的值也均被控制在较低范围内，均小于40μm。

比较实施例的表3与对比例的表2，以及图9和图7，可知，实施例中，相应的切割质量较好，特别是第一端面晶片的切割效果改善明显。

受限于碳化硅晶体的生长技术，现阶段的碳化硅晶棒的长度较短，端面晶片(包括第一端面晶片和第二端面晶片)占全部晶片的比例较高(如本实施例中，占到1/7)。

而本发明的上述方法可抑制多线切割过程中造成的应力不均问题，降低第一端面晶片的弯曲度和翘曲度，补救了原本经常只能被剔除的面型精度较差的第一端面晶片，提高了碳化硅晶棒的多线切割良品率。

并且，本发明的方法简单易行，成本低廉，在采用碳化硅衬底的高效超精密加工领域，具有良好的应用前景。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种碳化硅晶棒的多线切割方法，其特征在于，包括：

将相邻两个碳化硅晶棒的头尾之间采用第二陪片连接在一起，形成晶棒组；

在晶棒组的端面粘贴第一陪片，所述第一陪片的形状为圆柱形；

对粘贴有所述第一陪片的所述晶棒组进行多线切割，切割产生多个晶片，最外侧的所述晶片为第一端面晶片，相邻两个所述碳化硅晶棒之间相互最靠近对方的一个所述晶片为第二端面晶片，所述第一端面晶片和所述第二端面晶片之外的所述晶片为中间晶片；

在切割形成所述第一端面晶片之时，分离所述第一陪片和所述第一端面晶片；

在切割形成所述第二端面晶片之时，分离所述第二陪片和所述第二端面晶片；

所述第一端面晶片的厚度等于所述中间晶片的厚度；所述第一陪片的厚度等于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第一陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割；

所述第二陪片等于所述中间晶片的厚度；在对所述碳化硅晶棒进行多线切割时，同时对所述第二陪片和所述碳化硅晶棒的粘贴位置进行切割。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶棒的多线切割方法，其特征在于，所述第一陪片的材料为石英玻璃、单晶硅、蓝宝石或碳化硅中的一种；所述第二陪片的材料为石英玻璃、单晶硅、蓝宝石或碳化硅中的一种。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶棒的多线切割方法，其特征在于，采用黄蜡、AB胶、UV胶、压敏胶、乳胶中的一种或几种粘贴所述第一陪片；采用黄蜡、AB胶、UV胶、压敏胶、乳胶中的一种或几种粘贴所述第二陪片。

4.根据权利要求1所述的碳化硅晶棒的多线切割方法，其特征在于，在分离所述第一陪片和所述第一端面晶片后，对所述第一端面晶片进行退火处理；在分离所述第二陪片和所述第二端面晶片后，对所述第二端面晶片进行退火处理。

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