CN117334572A - 晶圆切割方法 - Google Patents
晶圆切割方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117334572A CN117334572A CN202311300764.8A CN202311300764A CN117334572A CN 117334572 A CN117334572 A CN 117334572A CN 202311300764 A CN202311300764 A CN 202311300764A CN 117334572 A CN117334572 A CN 117334572A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- cutting
- sic
- substrate
- dicing method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 abstract description 93
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
- H01L21/0475—Changing the shape of the semiconductor body, e.g. forming recesses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
- H01L2221/68327—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本申请实施例提供一种晶圆切割方法，涉及晶圆切割技术，属于半导体芯片技术领域，目的是为了解决现有工艺中SiC晶圆切割损耗量大，导致SiC产出率低的问题。本申请的晶圆切割方法包括步骤：利用激光对器件片晶圆进行切割；将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合，得到键合后的晶圆；以及对器件片晶圆进行剥离。本申请实施例对晶圆先切割、再键合、最后进行剥离，工艺流程简单，且切割时激光无需穿过衬底晶圆，切割位置更容易控制，且产生的改质层厚度仅为50nm，后续剥离过程中损耗的SiC厚度也仅为50nm，剩余的SiC衬底可以再次循环使用，提高了SiC材料的利用率和产出率，减少了资源的浪费，降低了生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及晶圆切割技术，属于半导体芯片技术领域。
背景技术
与硅相比，碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的重要组成部分，具有宽带隙、击穿场强高、导热系数高以及耐腐蚀等优点，在高压器件使用上更具有优势，这使得SiC的应用得到了较快的发展。但SiC材料昂贵，在一定程度上又阻止了SiC的发展。因此，如何降低SiC的材料成本是目前研究的热点和难点，一个研究的热点方向是：通过减少晶圆切割时的损耗量来提高晶圆的产出率。
现有的晶圆切割方式是采用传统的线切割工艺在SiC晶圆上直接切割出SiC衬底，切割效率较高，但切割时使用的钼丝直径较大，导致切割产生的损耗量大，SiC的产品厚度一般在150um以下，而采用的衬底晶圆厚度一般在350um左右，所以大多数SiC材料在制造成器件后被浪费掉了，直接导致了SiC产出率的降低，最终导致了SiC成本的提高。
发明内容
为了解决现有工艺中，SiC晶圆切割损耗量大，导致SiC产出率低的问题，本申请提供了一种晶圆切割方法。
本申请提供的一种晶圆切割方法包括步骤：利用激光对器件片晶圆进行切割；将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合，得到键合后的晶圆；以及对所述器件片晶圆进行剥离。
可选地，在所述将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合的步骤之前，所述晶圆切割方法还包括步骤：清洗所述衬底晶圆与所述切割后的器件片晶圆；以及对所述衬底晶圆与所述切割后的器件片晶圆的接触面进行激活处理。
可选地，采用氮气的等离子体对所述衬底晶圆与所述器件片晶圆的接触面进行激活处理。
可选地，在所述将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合的步骤之后，所述晶圆切割方法还包括步骤：
对所述键合后的晶圆进行退火处理。
可选地，退火温度为300℃～500℃。
可选地，所述退火温度为400℃
可选地，所述激光为红外激光。
可选地，所述激光的波长为1050nm。
可选地，采用NH3·H2O和H2O2的混合液清洗所述衬底晶圆与所述器件片晶圆。
本实施例提供的晶圆切割方法对晶圆先切割、再键合、最后剥离，工艺流程简单，且切割时激光无需穿过衬底晶圆，切割位置更容易控制，且产生的改质层厚度仅为50nm，后续剥离过程中损耗的SiC厚度也仅为50nm，剩余的SiC衬底可以再次循环使用，提高了SiC材料的利用率和产出率，减少了资源的浪费，降低了生产成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。为方便阐释技术方案，附图中省略了部分已知的结构。在附图中：
图1示出了根据本申请实施例一的一种晶圆切割方法的流程图；
图2示出了根据本申请实施例一中对器件片晶圆进行切割后的结构示意图；
图3示出了本申请实施例一中键合后的晶圆结构示意图；
图4示出了对图3所示的晶圆进行剥离后的结构示意图。
具体实施方式
为解决现有工艺中SiC晶圆切割损耗量大，导致SiC产出率低的问题，本申请实施例对现有晶圆切割工艺进行优化，以降低切割损耗，进而降低晶圆成本。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例提供了一种晶圆切割方法，如图1所示，该晶圆切割方法始于步骤S110。
在步骤S110中，利用激光对器件片晶圆进行切割。
衬底晶圆2与器件片晶圆1均为具有一定厚度的圆形薄片，并且两侧边缘均存在半径为0.25mm左右的导角，其中，器件片晶圆1的导角如图1中的导角11所示。采用激光切割工艺对器件片晶圆1进行切割，激光选用红外波段的激光，例如波长为1050nm的激光。图2中箭头表示激光入射方向，如图2所示，激光从器件片晶圆1的底面(不带有金属的一面)入射，并聚焦在器件片晶圆1厚度方向的中心位置，在中心位置形成改质层12，改质层12与器件片晶圆1的表面平行，厚度约为80nm。
接下来，在步骤S120中，将切割后的器件片晶圆1与衬底晶圆2进行键合，得到键合后的晶圆。
采用常温键合或高温热压键合工艺将衬底晶圆2与切割后的器件片晶圆1键合为一个晶圆整体，如图3所示。
以常温键合为例，首先，将衬底晶圆2和切割后的器件片晶圆1置于NH3·H2O和H2O2的混合液中进行清洗，清洗时间为10分钟；接下来，利用激活气体的等离子体对清洗后的衬底晶圆2和器件片晶圆1的接触面进行激活处理，激活气体可以是N2、O2、或者N2和O2的混合气体，实验证明，采用N2等离子体激活后的晶圆表面的键合强度更大，因此，本实施例采用N2作为激活气体；接下来，将激活后的衬底晶圆2和器件片晶圆1置于常温键合设备中进行预对位，然后进行键合，经过清洗和激活后的衬底晶圆2和器件片晶圆1表面存在水分子，分子间的作用力使得键合后的晶圆具备了一定的强度；接下来，对键合后的晶圆进行退火，以提高键合强度，退火温度可设置在300-500℃之间，器件片晶圆1上具有金属层等，过高的温度会破坏金属层的结构，因此本实施例的退火温度采用400℃。
接下来，在步骤S130中，对器件片晶圆1进行剥离。
将键合后的晶圆置于超声频率为1-5MHz的去离子水中进行剥离，超声频率优选为3MHz。剥离过程中，改质层12被损耗。剥离后的晶圆结构如图4所示，剥离下来的器件片晶圆13按照常规的半导体工艺进行流片，其余部分利用激光切割技术将剩余的器件片晶圆14与衬底晶圆2分割开来，剩余的器件片晶圆14可以继续生长出外延层，然后经过流片工艺制成器件片重复使用，衬底晶圆2经过研磨、抛光等工艺流程后，可以重复使用。
本实施例的晶圆切割方法对晶圆先切割、再键合、最后剥离，工艺流程简单；如果对晶圆先键合、再切割，那么器件片晶圆1的导角11与衬底晶圆2的导角21之间的空气会影响激光切割，而本实施例的晶圆切割方法则能够避免晶圆导角对激光切割的影响；并且本实施例中，切割时激光无需穿过衬底晶圆2，切割位置更容易控制，且产生的改质层厚度仅为50nm，后续剥离过程中损耗的SiC厚度也仅为50nm；此外，切割完成后的晶圆仍然保持原有的厚度，便于键合，碎片率低至0.001％，远远低于线切割工艺的碎片率；剥离后的SiC衬底可以再次循环使用，提高了SiC材料的利用率和产出率，减少了资源的浪费，降低了生产成本。
需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种晶圆切割方法，其特征在于，包括步骤：
利用激光对器件片晶圆进行切割；
将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合，得到键合后的晶圆；以及
对所述器件片晶圆进行剥离。
2.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，在所述将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合的步骤之前，所述晶圆切割方法还包括步骤：
清洗所述衬底晶圆与所述切割后的器件片晶圆；以及
对所述衬底晶圆与所述切割后的器件片晶圆的接触面进行激活处理。
3.如权利要求2所述的晶圆切割方法，其特征在于，采用氮气的等离子体对所述衬底晶圆与所述器件片晶圆的接触面进行激活处理。
4.如权利要求1-3任一项所述的晶圆切割方法，其特征在于，在所述将切割后的器件片晶圆与衬底晶圆进行键合的步骤之后，所述晶圆切割方法还包括步骤：
对所述键合后的晶圆进行退火处理。
5.如权利要求4所述的晶圆切割方法，其特征在于，退火温度为300℃～500℃。
6.如权利要求5所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述退火温度为400℃。
7.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述激光为红外激光。
8.如权利要求7所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述激光的波长为1050nm。
9.如权利要求2所述的晶圆切割方法，其特征在于，采用NH3·H2O和H2O2的混合液清洗所述衬底晶圆与所述器件片晶圆。
10.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，利用超声状态的去离子水对所述器件片晶圆进行剥离。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311300764.8A CN117334572A (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 晶圆切割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311300764.8A CN117334572A (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 晶圆切割方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117334572A true CN117334572A (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=89289903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311300764.8A Pending CN117334572A (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 晶圆切割方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117334572A (zh) |
-
2023
- 2023-10-09 CN CN202311300764.8A patent/CN117334572A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5967211B2 (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
| JP5599342B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP7256120B2 (ja) | 半導体装置の製造方法およびウエハ貼着構造体 | |
| JP4838504B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| WO2013058222A1 (ja) | 固相接合ウエハの支持基板の剥離方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP5343525B2 (ja) | 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2003332271A (ja) | 半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法 | |
| WO2012124190A1 (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| JPH11297980A (ja) | のこ引きにより切り離されるメサ構造の半導体チップ | |
| WO2015156381A1 (ja) | 半導体基板の処理方法及び該処理方法を用いる半導体装置の製造方法 | |
| JPWO2007060837A1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN105826434A (zh) | 一种金刚石热沉GaN基LED制作方法 | |
| JP2004140101A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JP2011165771A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| WO2015093550A1 (ja) | ＳｉＣウェハの製造方法、ＳｉＣ半導体の製造方法及び黒鉛炭化珪素複合基板 | |
| JP4665429B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| CN117334572A (zh) | 晶圆切割方法 | |
| JP2002100791A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP2007329234A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| US7696068B2 (en) | Method for manufacturing vertical light-emitting diode | |
| JP2010103310A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4572529B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JP5772670B2 (ja) | 逆阻止型半導体素子の製造方法 | |
| JP2004119573A (ja) | 半導体装置の製造方法およびフィルム貼付装置 | |
| JP2005347644A (ja) | 半導体素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |