CN113172780B - 一种碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法 - Google Patents

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Abstract

一种碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法，首次提出划片刀用环形修刀板，将SiC晶圆与环形修刀板一起粘贴在胶膜后吸附在陶瓷工作盘上再依次进行切割，实现了SiC晶圆划片刀切割过程中的在线修整功能，每次划切时均先经过环形修刀板进行修刀，随后对SiC晶圆进行划切，最后再次经过环形修刀板进行修刀，保证了刀刃表面金刚石磨料的出露，解决了划片刀失去切割能力导致突然断刀的问题，不仅节省了单独修刀的时间，还减少了SiC晶圆切割过程中发生断刀的概率。

Description

一种碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法
技术领域
本发明属于切割刀制造技术领域，特别涉及一种碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法。
背景技术
第三代半导体SiC与第一二代半导体材料相比，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等性能优势，特别适用于5G射频器件和高电压功率器件。
SiC器件的制造分为长晶、切片、外延、光刻、划片、封装等等，其中划片工序常见的加工方法分为激光切割和刀片切割两种。划片刀切割SiC晶圆过程中主要存在的问题是容易断刀，根据理论分析和切割经验可知断刀原因主要是SiC晶圆材料较硬，划切过程中刀刃表面的金刚石磨料很容易就会被磨平，而新的金刚石磨料不能及时暴露出来，此时刀刃失去切割能力导致突然断刀，造成刀片和SiC晶圆材料损坏。
现在SiC晶圆划片刀普遍使用的修整方法是新刀安装后先进行一次修刀，切割完一整片晶圆后取出晶圆放入修刀板再次进行修整，这种修整方法不仅影响生产效率，而且不能保证整片晶圆切割过程中不发生断刀问题，容易造成刀片和晶圆材料的损失。
中国发明专利“一种陶瓷基板分割用金刚石划片刀及其制备方法”(公开号：CN108129067B)公开了一种陶瓷基板分割用金刚石划片刀及其制备方法，将金刚石、环氧树脂粉、碳化硅、氧化铝、氧化钛纤维、4-甲基苯甲醇的混合物过300目筛，得到成型料；将所述成型料热压得到热压坯体；将所述热压坯体固化后得到成型体；加工所述成型体，得到陶瓷基板分割用金刚石划片刀；该发明公开的金刚石划片刀可用于陶瓷基板切割，尺寸精度只有4μm，不仅具有树脂结合剂金刚石划片刀锋利的共性，还具有加工精度高、加工崩边小和避免微裂纹等的特性，虽然解决了陶瓷基板高精密分割的技术难题，但并不能进行在线修整。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法，实现SiC晶圆划片刀切割过程中的在线修整功能。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
该碳化硅切割用划片结构，包括间隙配合设置的SiC晶圆和环形修刀板，且SiC晶圆位于环形修刀板的中心孔中并与环形修刀板的外端面保持齐平设置，而SiC晶圆的后端面与环形修刀板的后端面均粘贴有胶膜并通过胶膜吸附于陶瓷工作盘上。
所述环形修刀板外围还设有限位绷环，且限位绷环的后端面粘贴于胶膜上。
所述胶膜为蓝膜、白膜或UV膜。
该碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，包括以下步骤：
（1）制作划片刀用环形修刀板，且其厚度与待切的SiC晶圆厚度保持一致；
（2）将SiC晶圆、环形修刀板、绷环同时粘贴在胶膜上，然后放置在划片机的陶瓷工作盘上，开启真空；
（3）将划片刀安装在划片机主轴上并完成测高程序；
（4）设置划片机主轴转速20000～40000r/min，进刀速度5～20mm/s的工艺参数；
（5）对环形修刀板和SiC晶圆的横向即CH1方向依次进行划切；
（6）对环形修刀板和SiC晶圆的纵向即CH2方向依次进行划切；
（7）划切完毕。
步骤（5）和步骤（6）中划切过程中均需使用冷却水对SiC晶圆及划片刀进行冲洗。
步骤（5）和步骤（6）中划切过程中根据划片刀磨损量定期进行自动非接触测高。
所述CH1与CH2方向互相垂直。
本发明的有益效果是：
（1）该碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法，首次提出划片刀用环形修刀板，将SiC晶圆与环形修刀板一起粘贴在胶膜后吸附在陶瓷工作盘上再依次进行切割，实现了SiC晶圆划片刀切割过程中的在线修整功能，每次划切时均先经过环形修刀板进行修刀，随后对SiC晶圆进行划切，最后再次经过环形修刀板进行修刀，保证了刀刃表面金刚石磨料的出露，解决了划片刀失去切割能力导致突然断刀的问题，不仅节省了单独修刀的时间，还减少了SiC晶圆切割过程中发生断刀的概率。
（2）新刀安装和划切中途不用单独进行修刀操作，节约加工时间，提高生产效率；划切中途不用取下SiC晶圆即可实现在线修刀，避免中途取片造成晶圆破损和芯片错位，且划切过程中在线修刀可以使划片刀刀刃保持时刻锋利，保证SiC晶圆划切品质稳定，避免划切SiC晶圆中途刀刃钝化导致芯片产生崩边。
（3）实现在线修整功能，提高生产效率
将SiC晶圆与环形修刀板一起粘贴在胶膜后吸附在陶瓷工作盘上再依次进行切割，实现了SiC晶圆划片刀切割过程中的在线修整功能，节省了单独修刀的时间，提高了生产效率。
（4）保证刀刃表面金刚石磨料的出露
边切SiC晶圆边进行修整，使刀刃表面金刚石磨料的保持出露状态。
（5）降低划片刀断刀率
边切SiC晶圆边进行修整，使刀刃表面金刚石磨料的保持出露状态，避免了划切过程中刀刃表面的金刚石磨料很容易就会被磨平的问题，有效降低了划片刀断刀率。
附图说明
图1是本发明中SiC晶圆贴膜示意图；
图2是本发明中SiC晶圆划切方向示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供了一种碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法，如图1和图2所示。
该碳化硅切割用划片结构，包括间隙配合设置的SiC晶圆和环形修刀板，且SiC晶圆位于环形修刀板的中心孔中并与环形修刀板的外端面保持齐平设置，而SiC晶圆的后端面与环形修刀板的后端面均粘贴有胶膜并通过胶膜吸附于陶瓷工作盘上。
所述环形修刀板外围还设有限位绷环，且限位绷环的后端面粘贴于胶膜上。
所述胶膜为蓝膜、白膜或UV膜。
一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，包括以下步骤：
（1）制作划片刀用环形修刀板，且其厚度与待切的SiC晶圆厚度保持一致；
（2）将SiC晶圆、环形修刀板、绷环同时粘贴在胶膜上，然后放置在划片机的陶瓷工作盘上，开启真空；
（3）将划片刀安装在划片机主轴上并完成测高程序；
（4）设置划片机主轴转速20000～40000r/min，进刀速度5～20mm/s的工艺参数；
（5）对环形修刀板和SiC晶圆的横向即CH1方向依次进行划切；
（6）对环形修刀板和SiC晶圆的纵向即CH2方向依次进行划切；
（7）划切完毕。
此外，步骤（5）和步骤（6）中划切过程中均需使用冷却水对SiC晶圆及划片刀进行冲洗，且划切过程中根据刀片磨损量定期进行自动非接触测高；而所述CH1与CH2方向互相垂直。
以下结合具体实施例进行介绍：
首先，选取一片直径133mm的SiC晶圆1，厚度350μm，芯粒尺寸200x200μm；环形磨刀板2外径200mm，内径140mm，厚度350μm，粒度2000目。将SiC晶圆放在环形磨刀板内，并在背面贴上厚度0.17mm的UV膜3，再粘上绷环4，示意图如图1所示。然后将贴有胶膜的一侧放在陶瓷工作盘上，打开划片机真空发生器，将划片刀安装在划片机主轴上并完成测高程序。
设置划片机主轴转速25000r/min，刀片高度100μm，被切工件为直径200mm圆形，CH1进刀速度5mm/s、步进间距200μm，CH2进刀速度10mm/s、步进间距200μm的工艺参数。
接下来划片机执行全自动切割程序，按照上述工艺参数对环形磨刀板和SiC晶圆的CH1、CH2方向依次进行划切，划切完毕的晶圆示意图如图2所示。
该碳化硅切割用划片结构及其在线修整方法，首次提出划片刀用环形修刀板，将SiC晶圆与环形修刀板一起粘贴在胶膜后吸附在陶瓷工作盘上再依次进行切割，实现了SiC晶圆划片刀切割过程中的在线修整功能，每次划切时均先经过环形修刀板进行修刀，随后对SiC晶圆进行划切，最后再次经过环形修刀板进行修刀，保证了刀刃表面金刚石磨料的出露，解决了划片刀失去切割能力导致突然断刀的问题，不仅节省了单独修刀的时间，还减少了SiC晶圆切割过程中发生断刀的概率。
同时，新刀安装和划切中途不用单独进行修刀操作，节约加工时间，提高生产效率；划切中途不用取下SiC晶圆即可实现在线修刀，避免中途取片造成晶圆破损和芯片错位，且划切过程中在线修刀可以使划片刀刀刃保持时刻锋利，保证SiC晶圆划切品质稳定，避免划切SiC晶圆中途刀刃钝化导致芯片产生崩边。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (6)

1.一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，其特征在于，其所采用的修整装置包括环形修刀板，SiC晶圆位于环形修刀板的中心孔中并与环形修刀板间隙配合设置，且SiC晶圆与环形修刀板的外端面保持齐平设置，而SiC晶圆的后端面与环形修刀板的后端面均粘贴有胶膜并通过胶膜吸附于陶瓷工作盘上；修整方法包括以下步骤：
（1）制作划片刀用环形修刀板，且其厚度与待切的SiC晶圆厚度保持一致；
（2）将SiC晶圆、环形修刀板、绷环同时粘贴在胶膜上，然后放置在划片机的陶瓷工作盘上，开启真空；
（3）将划片刀安装在划片机主轴上并完成测高程序；
（4）设置划片机主轴转速20000～40000r/min，进刀速度5～20mm/s的工艺参数；
（5）对环形修刀板和SiC晶圆的横向即CH1方向依次进行划切；
（6）对环形修刀板和SiC晶圆的纵向即CH2方向依次进行划切；
（7）划切完毕。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，其特征在于：所述环形修刀板外围还设有限位绷环，且限位绷环的后端面粘贴于胶膜上。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，其特征在于：所述胶膜为蓝膜、白膜或UV膜。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，其特征在于：步骤（5）和步骤（6）中划切过程中均需使用冷却水对SiC晶圆及划片刀进行冲洗。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，其特征在于：步骤（5）和步骤（6）中划切过程中根据划片刀磨损量定期进行自动非接触测高。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅切割用划片结构的在线修整方法，其特征在于：所述CH1与CH2方向互相垂直。
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