CN115138987A - 一种碳化硅晶圆剥离方法 - Google Patents

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朱亦峰
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Abstract

本发明公开了一种碳化硅晶圆剥离方法，属于半导体领域。一种碳化硅晶圆剥离方法，包括以下步骤：对碳化硅进行径向的激光切割，使得所述碳化硅被划分薄层与厚层；所述薄层与厚层之间物理连接关系被弱化但不断开；加热所述厚层；在薄层的一侧施加冷却剂进行冷却，使得薄层与厚层之间形成温差，破坏薄层与厚层之间物理连接；分离厚层与薄层。

Description

一种碳化硅晶圆剥离方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体涉及一种碳化硅晶圆剥离方法。
背景技术
碳化硅是一种半导体器件的基材，能够实现有益的性能。而碳化硅材料的加工仍然面临一些困难。例如，现有的碳化硅加工的过程中，需要在厚的碳化硅材料上切片。但是，现有的切割工艺难以直接取下厚度较小的薄片，只能先取下相对较厚的片体，然后再去研磨到期望的厚度，这一过程造成材料的浪费。现有技术中还有激光切割的方法，但是存在加工不便、成本较高的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种碳化硅晶圆剥离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种碳化硅晶圆剥离方法，包括以下步骤：
对碳化硅进行径向的激光切割，使得所述碳化硅被划分薄层与厚层；所述薄层与厚层之间物理连接关系被弱化但不断开；
加热所述厚层；
在薄层的一侧施加冷却剂进行冷却，使得薄层与厚层之间形成温差，破坏薄层与厚层之间物理连接；
分离厚层与薄层。
本发明的有益效果：
本申请通过预先切割SiC基材，形成物理连接关系被弱化的破坏层，但不断开，再通过热胀冷缩的原理，使得破坏层两侧的材料的形变量增大，进而使得两侧的基材完全断开。本申请的切割方法成本更低，并且，施加的外力更少，即使用于切下超薄的SiC材料，也不会造成较大的破碎风险。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1与图2为本申请的方法的流程图。
1、薄层；2、厚层；3、载板；4、粘着剂；5、释放层；6、加热板；7、冷板；8、冷媒；9、干冰；10、冷凝器；11、压缩机；12、蒸发器；13、吸盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1与图2所示，一种碳化硅晶圆剥离方法，包括以下步骤：
对碳化硅进行径向的激光切割，使得所述碳化硅被划分薄层1与厚层2；所述薄层1与厚层2之间物理连接关系被弱化但不断开。具体地说，所述的激光技术可以是飞秒激光，在操作中可以在碳化硅原材料上端面上照射激光，并通过激光聚焦的位置，控制所形成的薄层1与厚层2的厚度。
然后，可以在薄层1的端面上键合载板3，便于后续剥离薄层1后对于薄层1的承载。
加热所述厚层2。这里的加热可以通过接触式的热传导来实现，更具体地说，可以是具有热源或者热媒的板件，即加热板6，贴附在厚层2的底面上，从而自下而上地加热所述厚层2。同时为了实现薄层1与厚层2能够形成温差，加热厚层2的过程中，应当尽量减少热量传导至薄层1。
在薄层1的一侧施加冷却剂进行冷却，使得薄层1与厚层2之间形成温差，破坏薄层1与厚层2之间物理连接。冷却的步骤可以在加热之后立即/尽快开始，以减少厚层2本身的降温幅度以及厚层2热量向薄层1的传导。在薄层1与厚层2的碳化硅材料不破碎的情况下，应当尽量快速地进行冷却，例如冷却速度可以设置为10～15℃/s。冷却的手段同样可以选用热传导的方式，施加冷媒8。具体地说，可以在薄层1的端面周围施加干冰9或纯水，或者将装载有冷媒8的板件贴合在薄层1的端面上。更具体地说，可以设置负载有冷媒8的容器，将载板3下端面放置容器中并接触冷媒8，进行热传导。容器可以设置循环管道，外接交换设备，从而实现高效冷却。
在本发明的另一些示例中，提供了另一种冷却结构。如图2所示，将所述的载板3朝下，放入盛有干冰9的容器中，通过干冰9对所述的载板3与碳化硅薄层1进行冷却。为了进一步地提高冷却的效率，还需要及时传导出干冰9中的热量。具体地，在干冰9容器的外壁面上布置冷板7，冷板7中设置有管路，管路中充入冷却剂，管路的出口与进口分别连接冷凝器10与蒸发器12，并且冷凝器10与蒸发器12之间串接压缩机11，构成冷却回路。如此，冷却剂在冷板7中通过热传导为干冰9降温，冷却剂在冷却回路中循环，使得干冰9保持相对的低温，保证冷却的效率。其中，所述的冷却剂可以是氟化物。
通过两侧的温差，薄层1与厚层2之间的物理连接断裂，进而分离厚层2与薄层1，完成了从碳化硅材料上剥离薄片，即晶圆。所述载板3上可以开设通孔；通过吸盘13吸附载板3的端面，分离厚层2与薄层1。
当分离薄层1与厚层2之后，还可以进行研磨薄层1进一步减少厚度，载板3的搭载为研磨步骤提供了便利。由于飞秒激光切割形成薄层1与厚层2，并进一步通过热胀冷缩形成的断面可能存在不平整，通过研磨使得断面平整化，初步获得平整的碳化硅薄晶圆。
所述载板3可以是玻璃材质，需要移除玻璃载板3时，可以通过激光，透过玻璃载板3破坏粘合剂4与玻璃载板3之间的释放层5，使得粘合剂4与玻璃载板3失去粘合，从玻璃载板3上取下薄层1。其中，所述的激光技术可以是奈秒激光。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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本发明范围内。

Claims (9)

1.一种碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，包括以下步骤：
对碳化硅进行径向的激光切割，使得所述碳化硅被划分薄层与厚层；所述薄层与厚层之间物理连接关系被弱化但不断开；
加热所述厚层；
薄层的一侧进行冷却，使得薄层与厚层之间形成温差，破坏薄层与厚层之间物理连接；
分离厚层与薄层。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述的加热厚层的温度为。
3.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述的薄层的一侧进行冷却通过施加冷却剂完成。
4.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，在激光切割后，在所述薄层的端面上涂布粘合剂，粘合载板；通过夹持所述载板，分离厚层与薄层。
5.根据权利要求4所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述载板为玻璃材质。
6.根据权利要求4所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述载板上开设有通孔；通过吸盘吸附载板的端面，分离厚层与薄层。
7.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述的加热所述厚层步骤中，所述的厚层被加热到150～250℃。
8.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述的加热或冷却的过程，通过热媒或冷媒接触式的热传导实现。
9.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆剥离方法，其特征在于，所述的冷却薄层的速度为10～15℃/s。
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