CN111215766A - SiC晶片制造方法 - Google Patents

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宋华平
杨军伟
简基康
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Abstract

本发明公开了一种SiC晶片制造方法，其包括如下步骤：(1)预备SiC晶锭；(2)设置激光辐射路径；(3)提供气源；(4)分离。本发明提供的方法步骤简洁，易于实现，合理设置由外而内的激光辐射路径，为气体的进入提供及时、有效地通道；在SiC晶锭被激光辐照时，引入气体发生器，为副产物的移除提供源源不断的气体式动力和反应气源，有效加速SiC分离层的激光烧蚀与分解，同时气体与副产物中的碳等化学反应以及配合物理吹扫移除副产物，避免出现已分解产物重新结晶滞留以及已分解产物阻碍激光再烧蚀分离层的现象，实现SiC晶片快速从SiC晶锭中分离出来。

Description

SiC晶片制造方法
技术领域
本发明涉及SiC晶片制造技术领域，具体涉及一种SiC晶片制造方法。
背景技术
作为第三代宽禁带半导体材料之一，碳化硅(SiC)具有宽带隙、高热导率、高饱和电子迁移率及强抗辐射能力等优异性能，在电力电子器件、射频微波器件等领域有着巨大的应用潜力。
制作SiC器件需要SiC晶片。一般地，SiC晶片是从圆柱状的SiC晶锭切割得到；而在这一工序中，SiC晶锭的大部分材料被浪费，增加了制造成本。该工序引入激光技术后，出现了一些改良方法。
如公开号“CN 108447783 A”，名称为“SiC晶片的生成方法”公开了一种SiC晶片的生成方法，用激光聚焦在单晶SiC晶锭的内部，形成剥离层，同时借助超声波技术，实现SiC晶片从SiC晶锭剥离。
公开号“CN 102947493 B”，名称为“用于分离衬底晶片的方法”公开了一种用于分离衬底晶片的方法，在半导体单晶体分离半导体层的过程中，先借助激光辐照分离面，后使用选择性刻蚀(包含酸液或碱液的湿法刻蚀)移除已改性的分离面，从而得到薄单晶半导体层。
中国专利CN 105899325 B，名称为“借助于激光处理和温度诱导的应力的组合的晶片制造法”公开了一种借助于激光处理和温度诱导的应力的组合的晶片制造法，用激光辐照固体内部产生缺陷层，再使目标分离层的温度低于原固体温度，实现目标分离层的自分离。
虽然上述方法能实现SiC晶片从SiC晶锭剥离，但是在SiC激光辐照工艺中，单晶SiC被激光辐照后，会生成无定型碳硅化合物、硅以及碳等产物。因此，已分解产物的滞留势必影响SiC分离层的激光烧蚀与分解，从而阻碍SiC晶片的分离。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种采用由外而内的激光辐射路径并配合气流加速SiC分离层的激光烧蚀与分解，实现SiC晶片快速分离的SiC晶片制造方法。
本发明为实现上述目的，所提供的技术方案是：一种SiC晶片制造方法，其包括如下步骤：
一种SiC晶片制造方法，其包括如下步骤：
(1)预备SiC晶锭：预备SiC晶锭，所述SiC晶锭至少包含待分离的SiC晶片，以及SiC晶锭分离SiC晶片后的SiC余料，其中SiC晶片与SiC余料通过分离层结合；
(2)设置激光辐射路径：设置激光在SiC晶锭上的辐射路径，将激光的聚光点定位在分离层上，所述激光对SiC晶锭具有透过性的波长，所述辐射路径沿着SiC晶锭的外围区域向中心区域的方向；由外而内的激光辐射路径，为气体的进入提供及时、有效地通道；
(3)提供气源：引入气体发生器，气体发生器产生一定流速的气体吹向分离层，所述气体至少包含氧元素；气体发生器能为副产物的移除提供源源不断的气体式动力和反应气源；
(4)分离：SiC晶片与SiC余料分离，制得SiC晶片。
作为本发明的一种优选方案，所述激光的激光光子的能量小于SiC晶体带隙值对应的能量。
作为本发明的一种优选方案，所述气体的流速大于或等于1mL/min。
作为本发明的一种优选方案，所述气体发生器的数量可以为一个或多个，当气体发生器的数量为一个时，所述气体发生器优选为移动式气体发生器，可以与激光协同移动。当所述气体发生器的数量为多个时，可以呈圆心对称设置在SiC晶锭的周边位置，所述气体发生器可以为移动式气体发生器或者固定式气体发生器。
作为本发明的一种优选方案，所述辐射路径为以环形、螺旋形或其它或不规则的图形路径按由外围区域向中心区域方向移动。
本发明的有益效果为：本发明提供的方法步骤简洁，易于实现，合理设置由外而内的激光辐射路径，为气体的进入提供及时、有效地通道；在SiC晶锭被激光辐照时，引入气体发生器，为副产物的移除提供源源不断的气体式动力和反应气源，有效加速SiC分离层的激光烧蚀与分解，同时气体与副产物中的碳等化学反应以及配合物理吹扫移除副产物，避免出现已分解产物重新结晶滞留以及已分解产物阻碍激光再烧蚀分离层的现象，实现SiC晶片快速从SiC晶锭中分离出来。
下面结构附图与实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为SiC晶锭侧视示意图。
图3为本发明的激光辐射路径的示意图。
图4为本发明的激光辐射路径为环形的示意图。
图5为本发明的激光辐射路径为螺旋形的示意图。
图6为本发明的激光辐射路径为正六边形的示意图。
图7为本发明的工作时结构示意图。
图8为本发明中气体发生器为多个时的结构示意图。
图9为本发明的工作时结构示意图1。
图10为本发明的工作时结构示意图2。
附图标注说明：
1：SiC晶锭；11：SiC晶片；12：SiC余料；13：分离层；1a：外围区域；1b：中心区域；2：激光；3：气体发生器。
具体实施方式
如附图2所示，SiC晶片11、SiC余料12及分离层13组成SiC晶锭1。在未进行分离工序前，SiC晶片11、分离层13和SiC余料12为一个整体。本发明的目的是将SiC晶片11从SiC晶锭1分离开来。
在附图3中，SiC晶锭1的外围区域1a为SiC晶锭1圆柱的最外围区域，SiC晶锭1的中心区域1b为SiC晶锭1圆柱的圆心位置附近。本发明的激光辐射路径方式采用SiC晶锭1圆柱由外而内的方式，即沿着SiC晶锭1的外围区域1a向中心区域1b的方向进行。从外围区域1a向中心区域1b进行激光辐照，可以采用附图4所示的环形路径，也可以采用附图5所示的螺旋形路径，又或者采用附图6所示的正六边形路径；当然也可以采用其它规则或不规则的图形路径。优选地，激光的平均输出功率范围为2.5-3.5W，波长范围为900-1200nm，可以在SiC晶锭内部形成良好的改质层，有利于本发明方案的实施。
附图7为本发明的采用由外而内的激光辐射路径、辅以气流吹扫的方法的示意图。合理引入气体发生器3，朝SiC晶锭1的分离层13区域附近，喷射至少包含氧气的气源，其喷射流速大于或等于1mL/min；可以在SiC晶锭1周围设置一个或多个气体发生器3。当所述气体发生器的数量为多个时，可以呈圆心对称设置在SiC晶锭的周边位置，具体参见图9。所述气体发生器3可以为移动式气体发生器或者固定式气体发生器。当气体发生器3的数量为一个时，优选为移动式气体发生器，可以与激光协同移动。
工作时，参见图9和图10，预备SiC晶锭1、激光2及气体发生器3。激光辐射路径采用附图5所示的螺旋形路径；设置气体发生器3的数量为一个，气体发生器3优选为移动式气体发生器，可以与激光2协同移动，优选含氧气体流速为500mL/min。SiC晶锭1的分离层13被激光2辐照后，生成无定型碳硅化合物、硅以及碳；气体发生器3喷射的含氧气体与碳反应生成二氧化碳气体逸出，同时气流也带走一部分碳、硅、硅的化合物等固体粉末。因此，避免SiC晶锭1分解的产物重新结晶、或产物阻碍激光再烧蚀分离层，从而SiC晶片11与SiC余料12能够容易分离，从而获得SiC晶片11。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的步骤，均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种SiC晶片制造方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)预备SiC晶锭：预备SiC晶锭(1)，所述SiC晶锭(1)至少包含待分离的SiC晶片(11)，以及SiC晶锭(1)分离SiC晶片(11)后的SiC余料(12)，其中SiC晶片(11)与SiC余料(12)通过分离层(13)结合；
(2)设置激光辐射路径：设置激光(2)在SiC晶锭(1)上的辐射路径，将激光(2)的聚光点定位在分离层(13)上，所述激光对SiC晶锭(1)具有透过性的波长，所述辐射路径沿着SiC晶锭(1)的外围区域(1a)向中心区域(1b)的方向；
(3)提供气源：引入气体发生器(3)，气体发生器产生一定流速的气体吹向分离层(13)，所述气体至少包含氧元素；
(4)分离：SiC晶片(11)与SiC余料(12)分离，制得SiC晶片。
2.根据权利要求1所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述激光(2)的激光光子的能量小于SiC晶体带隙值对应的能量。
3.根据权利要求1所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述气体的流速大于或等于1mL/min。
4.根据权利要求1所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述气体发生器(3)的数量为多个，呈圆心对称设置在SiC晶锭(1)的周边位置。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述气体发生器(3)为移动式气体发生器。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述辐射路径为以环形的路径按由外围区域(1a)向中心区域(1b)方向移动。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述辐射路径为以螺旋形的路径按由外围区域(1a)向中心区域(1b)方向移动。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述辐射路径为以规则图形按由外围区域(1a)向中心区域(1b)方向移动。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的SiC晶片制造方法，其特征在于，所述辐射路径为以不规则图形按由外围区域(1a)向中心区域(1b)方向移动。
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