CN110828297A - 半导体基板的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供半导体基板的加工方法，从在第一半导体基板的上表面上使第二半导体基板外延生长而得的双层构造的半导体基板高效地去除第一半导体基板。半导体基板的加工方法包含如下的工序：剥离层形成工序，将对于第一半导体基板(2)具有透过性的波长的激光光线(LB)的聚光点定位于第一半导体基板(2)的内部而对第一半导体基板(2)照射激光光线(LB)，从而形成剥离层(8)；第二半导体基板形成工序，在实施了该剥离层形成工序之后，在第一半导体基板(2)的上表面上利用外延生长而形成第二半导体基板(12)；剥离工序，从剥离层(8)将第一半导体基板(2)剥离；以及磨削工序，在实施了该剥离工序之后，对第一半导体基板(2)进行磨削而去除。

Description

半导体基板的加工方法
技术领域
本发明涉及半导体基板的加工方法，能够从在第一半导体基板的上表面上使第二半导体基板外延生长而得的双层构造的半导体基板高效地去除第一半导体基板。
背景技术
IC、LSI、功率器件等多个器件由交叉的多条分割预定线划分而形成在Si(硅)、SiC(碳化硅)等半导体基板的上表面上，通过切割装置、激光加工装置等而分割成各个器件芯片，分割得到的各器件芯片被用于移动电话、个人计算机等电子设备。
另外，由于单晶SiC基板昂贵，因而提出了如下的技术：在低电阻多晶SiC基板的上表面上通过外延生长而使高电阻多晶SiC基板生长，然后在高电阻多晶SiC基板的上表面上通过外延生长而形成单晶SiC膜(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特表2007-503726号公报
但是，当对低电阻多晶SiC基板进行磨削而从高电阻多晶SiC基板去除时，存在如下的问题：花费相当长的时间，生产率较差。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供半导体基板的加工方法，能够从在低电阻多晶SiC基板等第一半导体基板的上表面上使第二半导体基板外延生长而得的双层构造的半导体基板高效地去除第一半导体基板。
根据本发明，提供半导体基板的加工方法，其中，该半导体基板的加工方法具有如下的工序：剥离层形成工序，将对于第一半导体基板具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于该第一半导体基板的内部而对该第一半导体基板照射激光光线，从而形成剥离层；第二半导体基板形成工序，在实施了该剥离层形成工序之后，在该第一半导体基板的上表面上利用外延生长来形成第二半导体基板；剥离工序，从该剥离层将该第一半导体基板剥离；以及磨削工序，在实施了该剥离工序之后，对该第一半导体基板进行磨削而去除。
优选该第一半导体基板是低电阻多晶SiC基板，该第二半导体基板是高电阻多晶SiC基板。
根据本发明，在剥离层形成工序中，在第一半导体基板的距离上表面较浅的位置形成剥离层，从而能够在磨削工序之前以剥离层为起点将第一半导体基板的大部分剥离，能够缩短磨削工序所费的时间而高效地去除第一半导体基板。
附图说明
图1是第一半导体基板的立体图。
图2的(a)是示出实施剥离层形成工序的状态的立体图，图2的(b)是形成有剥离层的第一半导体基板的剖视图。
图3是在第一半导体基板的上表面上使第二半导体基板外延生长而得的双层构造的半导体基板的立体图。
图4是实施了剥离工序的双层构造的半导体基板的立体图。
图5的(a)是示出将双层构造的半导体基板载置于磨削装置的卡盘工作台上的状态的立体图，图5的(b)是示出实施磨削工序的状态的立体图，图5的(c)是第二半导体基板的立体图。
标号说明
2：第一半导体基板；4：激光加工装置；6：聚光器；8：剥离层；12：第二半导体基板。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的半导体基板的加工方法的优选实施方式进行说明。
在图1中示出要通过本发明的半导体基板的加工方法实施加工的第一半导体基板2。本实施方式的第一半导体基板2是形成为厚度为900μm左右的圆盘状的低电阻多晶SiC基板。
在本实施方式中，首先实施剥离层形成工序，将对于第一半导体基板2具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于第一半导体基板2的内部而对第一半导体基板2照射激光光线，从而形成剥离层。剥离层形成工序例如可以使用在图2的(a)中示出一部分的激光加工装置4来实施。
激光加工装置4具有：卡盘工作台(未图示)，其对被加工物进行吸引保持；以及聚光器6，其对卡盘工作台所吸引保持的被加工物照射脉冲激光光线LB。卡盘工作台构成为以沿上下方向延伸的轴线为中心旋转自如，并且构成为分别在图2的(a)中箭头X所示的X轴方向和与X轴方向垂直的Y轴方向(图2的(a)中箭头Y所示的方向)上进退自如。聚光器6包含聚光透镜(未图示)，该聚光透镜用于对从激光加工装置4的脉冲激光振荡器(未图示)射出的脉冲激光光线LB进行会聚而照射至被加工物。另外，由X轴方向和Y轴方向所限定的平面实质上是水平的。
参照图2的(a)继续进行说明，在剥离层形成工序中，首先利用卡盘工作台的上表面对第一半导体基板2进行吸引保持。接着，利用激光加工装置4的聚光点位置调整单元(未图示)使聚光器6升降而将聚光点定位于第一半导体基板2的内部。在本实施方式中，将聚光点定位于第一半导体基板2的距离上表面比较浅的位置(例如20μm～30μm左右)。接着，当一边使卡盘工作台按照规定的进给速度在X轴方向上移动一边从聚光器6对第一半导体基板2照射对于第一半导体基板2具有透过性的波长的脉冲激光光线LB时，随着脉冲激光光线LB的照射，SiC分离成Si(硅)和C(碳)，接着照射的脉冲激光光线LB被之前所形成的C吸收而使SiC连锁地分离成Si和C，并且形成从SiC分离成Si和C的部分起按照各向同性延伸的裂纹(未图示)，从而形成剥离层8。另外，在对第一半导体基板2照射脉冲激光光线LB时，也可以代替卡盘工作台而使聚光器6移动。另外，对第一半导体基板2的同一部位照射脉冲激光光线LB的次数(通行次数)可以任意地设定。
并且，一边按照规定的转位量Li使卡盘工作台相对于聚光点在Y轴方向上相对地进行转位进给，一边重复进行脉冲激光光线LB的照射，从而在Y轴方向上隔开规定的转位量Li的间隔而形成多个沿X轴方向连续地延伸的剥离层8，并且依次形成从剥离层8起按照各向同性延伸的裂纹。由此，能够在第一半导体基板2的距离上表面比较浅的位置形成由多个剥离层8和裂纹构成的强度降低的剥离起点10。另外，在转位进给时，可以代替卡盘工作台而使聚光器6移动。这样的剥离层形成工序例如可以在以下的加工条件下进行。
Figure BDA0002136245940000031
Figure BDA0002136245940000041
在实施了剥离层形成工序之后，如图3所示，实施第二半导体基板形成工序，在由低电阻多晶SiC基板构成的第一半导体基板2的上表面上利用外延生长而形成第二半导体基板12。本实施方式的第二半导体基板12是厚度形成为500μm左右的高电阻多晶SiC基板。另外，将由第一半导体基板2和第二半导体基板12构成的双层构造的半导体基板用标号14表示。
在实施了第二半导体基板形成工序之后，实施剥离工序，从剥离层8将第一半导体基板2剥离。剥离工序例如可以使用在储存有水的水槽内浸渍有超声波振子的剥离装置(未图示)来实施。在使用该剥离装置实施剥离工序的情况下，使双层构造的半导体基板14浸没而使超声波振子进行动作。在使超声波振子进行动作时，可以使超声波振子与双层构造的半导体基板14接触，或者也可以在超声波振子与双层构造的半导体基板14之间设置间隙(例如2mm～3mm)。当使超声波振子进行动作时，通过来自超声波振子的超声波刺激剥离层8而将剥离层8破坏。由此，如图4所示，能够以形成于第一半导体基板2的距离上表面比较浅的位置的剥离层8为起点将第一半导体基板2的大部分从双层构造的半导体基板14剥离。另外，将略微残留在双层构造的半导体基板14的(例如厚度为20μm～30μm左右)上表面侧的第一半导体基板用标号2’表示，并且将从双层构造的半导体基板14剥离的下表面侧的第一半导体基板用标号2”表示。另外，也可以使用厚度朝向前端变薄的凿子那样的部件对剥离层8施加冲击而实施剥离工序。
在实施了剥离工序之后，实施磨削工序，对第一半导体基板2’进行磨削而去除。磨削工序例如可以使用在图5的(a)和图5的(b)中示出一部分的磨削装置16来实施。磨削装置16具有：卡盘工作台18，其对被加工物仅吸引保持；以及磨削单元20，其对卡盘工作台18所吸引保持的被加工物进行磨削。
如图5的(a)所示，在卡盘工作台18的上端部分配置有与吸引单元(未图示)连接的多孔质的圆形的吸附卡盘22，在卡盘工作台18中，利用吸引单元在吸附卡盘22的上表面上形成吸引力，对载置于上表面的被加工物进行吸引保持。另外，卡盘工作台18构成为以沿上下方向延伸的轴线为中心而旋转自如。
磨削单元20包含：主轴24，其与主轴用电动机(未图示)连结且沿上下方向延伸；以及圆板状的磨轮安装座26，其固定于主轴24的下端。在磨轮安装座26的下表面上通过螺栓28而固定有环状的磨削磨轮30。在磨削磨轮30的下表面的外周缘部固定有多个磨削磨具32，这些磨削磨具32在周向上隔开间隔而配置成环状。
参照图5继续进行说明，在磨削工序中，首先使第一半导体基板2’向上而利用卡盘工作台18的上表面对双层构造的半导体基板14进行吸引保持。接着，使卡盘工作台18从上方观察逆时针地按照规定的旋转速度(例如300rpm)进行旋转。另外，使主轴24从上方观察逆时针地按照规定的旋转速度(例如6000rpm)进行旋转。接着，利用磨削装置16的升降单元(未图示)使主轴24下降，使磨削磨具32与第一半导体基板2’接触。然后，使主轴24按照规定的磨削进给速度(例如1.0μm/s)下降。由此，如图5的(c)所示，能够对第一半导体基板2’进行磨削而去除。另外，在磨削工序中，只要能够对第一半导体基板2’的剥离面进行平坦化而将第一半导体基板2’的大部分去除即可，可以在双层构造的半导体基板14稍微残留有第一半导体基板2’。
如上所述，在本实施方式中，在剥离层形成工序中，在第一半导体基板2的距离上表面比较浅的位置处形成剥离层8，从而在磨削工序之前能够以剥离层8为起点将第一半导体基板2的大部分剥离，因此即使由低电阻多晶SiC那样比较硬的材质(磨削花费时间的材质)形成第一半导体基板2，也能够缩短磨削工序所费的时间而从双层构造的半导体基板14高效地去除第一半导体基板2。因此，在本实施方式中，能够提高生产率。
在本实施方式中，对第一半导体基板2由低电阻多晶SiC形成、第二半导体基板12由高电阻多晶SiC形成的例子进行了说明，但第一半导体基板2和第二半导体基板12也可以由上述以外的原材料形成。
对于从双层构造的半导体基板14剥离的下表面侧的第一半导体基板2”，使用上述磨削装置16等对第一半导体基板2”的剥离面进行磨削而进行平坦化，从而能够作为用于实施上述的半导体基板的加工方法等的基板进行再利用。
另外，在第一半导体基板的上表面上形成第二半导体基板之后，若从第一半导体基板的下表面将激光光线的聚光点定位于第二半导体基板的附近而对第一半导体基板照射激光光线而形成剥离层，则能够得到与上述的实施方式同样的效果。但是，在第一半导体基板的厚度厚至1mm左右的情况下，在第一半导体基板的内部，激光光线在比聚光点靠近前侧的位置被吸收而无法到达第二半导体基板的附近，难以起到与上述的实施方式同样的效果。

Claims (2)

1.一种半导体基板的加工方法，其中，
该半导体基板的加工方法具有如下的工序：
剥离层形成工序，将对于第一半导体基板具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于该第一半导体基板的内部而对该第一半导体基板照射激光光线，从而形成剥离层；
第二半导体基板形成工序，在实施了该剥离层形成工序之后，在该第一半导体基板的上表面上利用外延生长而形成第二半导体基板；
剥离工序，从该剥离层将该第一半导体基板剥离；以及
磨削工序，在实施了该剥离工序之后，对该第一半导体基板进行磨削而去除。
2.根据权利要求1所述的半导体基板的加工方法，其中，
该第一半导体基板是低电阻多晶SiC基板，该第二半导体基板是高电阻多晶SiC基板。
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