CN116093006A - SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置及SiC晶片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置及SiC晶片制备方法，属于晶片加工的技术领域，包括基座、加热板、升降机构以及安装在基座上的低频振动台、电磁感应线圈和超声振动杆；低频振动台用于提供1KHZ‑10KHZ的低频振动；电磁感应线圈位于低频振动台的上方；超声振动杆位于低频振动台的上方，用于提供20KHZ及以上的高频振动，由升降机构驱动上下移动；低频振动台、电磁感应线圈和超声振动杆的中心线共线；加热板安装在超声振动杆的底端，由电磁感应线圈加热。本发明可以降低SiC晶片的剥离力，获得更高的SiC晶片表面质量。
Description
技术领域
本发明属于晶片加工的技术领域，具体公开了SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置及SiC晶片制备方法。
背景技术
SiC半导体已经成为大功率电子器件的主要衬底，有广泛的应用场景。目前普遍的SiC晶片加工过程主要是线切割工艺，线切割会造成SiC晶片表面损伤，还需后续的研磨过程。在线切割和研磨过程中会损耗掉原材料的30%-50%。这种方法生产率差、损耗高。
激光剥离技术是利用平行改质技术，用激光照射SiC晶体，使内部形成改质层，降低晶体间结合力。但在剥离4英寸和6英寸的SiC晶片时仍会需要上万牛的力，这就需要大型仪器进行剥离，并且在剥离后也会导致表面粗糙度高等的问题。
发明内容
本发明提供SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置及SiC晶片制备方法，以降低SiC晶片的剥离力，获得更高的SiC晶片表面质量。
本发明提供SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，包括基座、加热板、升降机构以及安装在基座上的低频振动台、电磁感应线圈和超声振动杆；低频振动台用于提供1KHZ-10KHZ的低频振动；电磁感应线圈位于低频振动台的上方；超声振动杆位于低频振动台的上方，用于提供20KHZ及以上的高频振动，由升降机构驱动上下移动；低频振动台、电磁感应线圈和超声振动杆的中心线共线；加热板安装在超声振动杆的底端，由电磁感应线圈加热。
进一步地，升降机构包括对称设置在基座两侧的两根液压缸以及与液压缸的活塞连接的超声振动杆夹持架，超声振动杆夹持架位于基座上方，超声振动杆的顶端穿过基座后与超声振动杆夹持架连接。
进一步地，上述SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，还包括用于检测SiC晶体温度的红外测温仪。
进一步地，基座包括底板、顶板以及连接底板和顶板的侧板；低频振动台安装在底板上；电磁感应线圈和红外测温仪分别安装在两侧的侧板上；超声振动杆穿过顶板与超声振动杆夹持架连接。
本发明还提供一种SiC晶片制备方法，包括下述步骤：
S1，对SiC晶体进行激光改质；
S2，将激光改质后的SiC晶体固定在上述SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置的低频振动台上，改质层面向上；
S3，超声振动杆向下移动，加热板与SiC晶体固定连接，启动电磁感应线圈，通过加热板对SiC晶体加热，加热温度达到1200℃以上后，同时开启低频振动台和超声振动杆进行高低频复合振动，升降机构驱动超声振动杆向上移动，超声振动杆对SiC晶体产生拉力，在高低频复合振动和拉力的作用下将SiC晶片从SiC晶体上剥离出。
步骤S2中，激光改质后的SiC晶体粘接在低频振动台上；步骤S3中，加热板与SiC晶体粘接。
步骤S3中，加热温度为1400℃。
本发明具有以下有益效果：
1、在高低频复合振动的情况下可以使改质层内部的裂纹沿着水平方向扩展，并且裂纹会扩展的更快，以减小剥离SiC晶片时的剥离力和获得较高的表面质量；
2、将SiC晶体加热到高温，使其应力强度因子下降，更利于SiC晶体改质层内部裂纹的生长与扩展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置的结构示意图。
图2为SiC晶体在SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置的安装示意图。
图中：1-基座；2-加热板；3-低频振动台；4-电磁感应线圈；5-超声振动杆；6-液压缸；7-超声振动杆夹持架；8-红外测温仪；9-粘接层；100-SiC晶体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，包括基座1、加热板2、升降机构以及安装在基座1上的低频振动台3、电磁感应线圈4和超声振动杆5；低频振动台3用于提供1KHZ-10KHZ的低频振动；电磁感应线圈4位于低频振动台3的上方；超声振动杆5位于低频振动台3的上方，用于提供20KHZ及以上的高频振动，由升降机构驱动上下移动；低频振动台3、电磁感应线圈4和超声振动杆5的中心线共线；加热板2安装在超声振动杆5的底端，由电磁感应线圈4加热。
进一步地，升降机构包括对称设置在基座1两侧的两根液压缸6以及与液压缸6的活塞连接的超声振动杆夹持架7。液压缸6提供最大100000N的推力，两个液压缸6不仅可以提供更大的拉力，还可以有效的降低超声振动杆5在工作时产生的振动变形。
进一步地，上述SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，还包括用于检测SiC晶体温度的红外测温仪8。
进一步地，基座1包括底板、顶板以及连接底板和顶板的侧板；低频振动台3安装在底板上；电磁感应线圈4和红外测温仪8分别安装在两侧的侧板上；超声振动杆夹持架7位于基座1上方，超声振动杆5穿过顶板与超声振动杆夹持架7连接。
实施例2
本实施例提供一种SiC晶片制备方法，包括下述步骤：
S1，对SiC晶体100进行激光改质；
S2，将激光改质后的SiC晶体100固定在上述SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置的低频振动台3上，改质层面向上；
S3，超声振动杆5向下移动，加热板2与SiC晶体100固定连接，启动电磁感应线圈4，通过加热板2对SiC晶体100加热，加热温度达到1200℃以上后，同时开启低频振动台3和超声振动杆5进行高低频复合振动，升降机构驱动超声振动杆5向上移动，超声振动杆5对SiC晶体100产生拉力，在高低频复合振动和拉力的作用下将SiC晶片从SiC晶体100上剥离出。
在振动时，低频振动提供较大的振幅可以增大SiC晶体100的应力强度因子系数K，当SiC晶体100的应力强度因子系数K大于其自身阈值Kth 时，SiC晶体100内部裂纹更容易扩展。而叠加在低频振动上的高频振动又可以加速SiC晶体100内部裂纹扩展的速度，所以高低频复合振动可以缩短SiC晶体100的疲劳寿命。
步骤S2中，激光改质后的SiC晶体粘接（图中为粘接层9）在低频振动台上；步骤S3中，加热板与SiC晶体粘接（图中为粘接层9）。
SiC晶体100应力强度因子阈值Kth会随着温度的升高而降低，当其温度达到1200℃时Kth值开始下降。而应力强度因子K是裂纹尖端应力场强度的参数，应力强度因子K会直接影响裂纹扩展的容易程度。步骤S3中，选择1400℃作为SiC晶体100振动时的温度。在红外测温仪8的检测下，将SiC晶体100加热到1400℃后，保持稳定，开始超声振动步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，其特征在于，包括基座（1）、加热板（2）、升降机构以及安装在基座内的低频振动台（3）、电磁感应线圈（4）和超声振动杆（5）；
所述低频振动台（3）用于提供1KHZ-10KHZ的低频振动；
所述电磁感应线圈（4）位于低频振动台（3）的上方；
所述超声振动杆（5）位于低频振动台（3）的上方，用于提供20KHZ及以上的高频振动，由升降机构驱动上下移动；
所述低频振动台（3）、电磁感应线圈（4）和超声振动杆（5）的中心线共线；
所述加热板（2）安装在超声振动杆（5）的底端，由电磁感应线圈（4）加热。
2.根据权利要求1所述的SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，其特征在于，所述升降机构包括对称设置在基座（1）两侧的两根液压缸（6）以及与液压缸（6）的活塞连接的超声振动杆夹持架（7），超声振动杆夹持架（7）位于基座（1）上方，超声振动杆（5）的顶端穿过基座后与超声振动杆夹持架（7）连接。
3.根据权利要求2所述的SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，其特征在于，还包括用于检测SiC晶体温度的红外测温仪（8）。
4.根据权利要求3所述的SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置，其特征在于，基座（1）包括底板、顶板以及连接底板和顶板的侧板；
低频振动台（3）安装在底板上；
电磁感应线圈（4）和红外测温仪（8）分别安装在两侧的侧板上；
超声振动杆（5）的顶端穿过顶板与超声振动杆夹持架（7）连接。
5. SiC晶片制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1，对SiC晶体（100）进行激光改质；
S2，将激光改质后的SiC晶体（100）固定在权利要求1-4任一项所述的SiC晶片高低频复合振动加热剥离装置的低频振动台（3）上，改质层面向上；
S3，超声振动杆（5）向下移动，加热板（2）与SiC晶体（100）固定连接，启动电磁感应线圈（4），通过加热板（2）对SiC晶体（100）加热，加热温度达到1200℃以上后，同时开启低频振动台（3）和超声振动杆（5）进行高低频复合振动，升降机构驱动超声振动杆（5）向上移动，超声振动杆（5）对SiC晶体（100）产生拉力，在高低频复合振动和拉力的作用下将SiC晶片从SiC晶体（100）上剥离出。
6.根据权利要求5所述的SiC晶片制备方法，其特征在于，步骤S2中，激光改质后的SiC晶体（100）粘接在低频振动台（3）上；
步骤S3中，加热板（2）与SiC晶体（100）粘接。
7.根据权利要求5所述的SiC晶片制备方法，其特征在于，步骤S3中，加热温度为1400℃。
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| CN117133632A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-11-28 | 西北电子装备技术研究所(中国电子科技集团公司第二研究所) | 双频超声裂纹扩展及剥离单晶SiC装置 |
| CN117133632B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-02-20 | 西北电子装备技术研究所(中国电子科技集团公司第二研究所) | 双频超声裂纹扩展及剥离单晶SiC装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116093006B (zh) | 2023-07-25 |
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