本發(fā)明涉及一種激光分離復合SiC的方法，尤其涉及一種雙脈沖頻率激光分離復合SiC的方法。

背景技術(shù)：

SiC是第三代半導體材料的核心材料之一，與Si、GaAs相比，SiC具有帶隙寬、熱導率高、電子飽和遷移率大、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此被用于制作高溫、高頻、抗輻射、大功率和高密度的集成電子器件。利用它的寬禁帶特點還可以制作藍光、綠光和紫外光的發(fā)光器件和光電探測器件等。SiC還可以形成自然氧化層，這對制作以MOS為基礎(chǔ)的器件十分有利。

SiC材料以其寬禁帶、高擊穿臨界電場、高飽和速度、高熱導率、小介電常數(shù)、高電子遷移率、抗輻射能力強和結(jié)實耐磨等特性成為制作高頻、大功率、耐高溫和抗輻射器件的理想材料。在器件研制方面，碳化硅藍光LED已經(jīng)商業(yè)化，高溫高壓二極管已經(jīng)逐漸走向成熟。在高溫半導體器件方面，利用碳化硅材料制作的碳化硅JFET和碳化硅器件可以在無任何冷卻散熱系統(tǒng)下在高溫下正常工作，在航空航天、高溫輻射環(huán)境、石油勘探等方面發(fā)揮了重要作用。

SiC材料十分堅硬，在自然界中硬度僅次于金剛石，是一種非常難切割的材料。用砂輪切割必須選用主軸功率較大的設(shè)備，刀具的選擇也非常有講究，在切割過程中需要修刀才能保持刀片金剛石的尖銳性，其切割速度最大只能達到4mm/s，對于小芯片的效率極為低下，并且用砂輪切出的SiC芯片會形成一個V角，并且伴隨著背面崩邊，這樣一方面會在后期封裝的過程中存在一定尺寸風險，另一方面也會形成SiC芯片失效。

用激光進行分離大大縮短了切割速率，最高速率能夠達到600mm/s，并且劃片槽的尺寸相比砂輪縮短到原來的1/2，相同芯片尺寸下圓片上的數(shù)量可以提高30％-50％，大大降低成本，并且通過裂片后，就不存在V角，金屬邊緣非常齊整。然而，SiC外延片表面的金屬層、介質(zhì)層或者復合圖形層會帶來激光進不去的問題或者會影響激光進入的深度，為了確保激光進入深度而加大激光頻率，又會帶來另一個問題，大能量的激光脈沖會帶來外延片的表面損傷，破壞表面金屬、介質(zhì)或復合圖形，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提出一種雙脈沖頻率激光分離復合SiC的方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種雙脈沖頻率激光分離復合SiC的方法，包括以下步驟：

(1)在SiC外延片上完成復合SiC圓片的制備；

(2)測量復合SiC圓片切割道區(qū)域的厚度；

(3)把復合SiC圓片貼在劃片膜上，劃片膜設(shè)于切割片架上；

(4)測量復合SiC圓片切割道區(qū)域與劃片膜的總厚度；

(5)用激光對復合SiC圓片進行焦點校準；

(6)SiC外延片正面依次是第一層介質(zhì)、第二層介質(zhì)和SiC外延片；使用第一脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部靠近表面處，形成第一個V槽；

(7)使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部若干不同深度，形成若干V槽；

(8)SiC外延片背面依次是SiC外延片、第一層金屬、第二層金屬、第三層金屬、第四層金屬和膜；使用第二脈沖頻率激光掃描第一層金屬和膜之間的位置，形成最后一個V槽；

(9)對掃描后的復合SiC圓片進行裂片，形成復合SiC芯片。

步驟(6)中，使用第一脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部1/10處，形成第一個V槽。步驟(7)中，具體包括以下步驟：使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部1/4處，形成第二個V槽；使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部1/2處，形成第三個V槽；使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部3/4處，形成第四個V槽。

第一脈沖頻率激光的脈沖頻率為20～100KHZ，激光掃描速度為100～400mm/S；第二脈沖頻率激光的脈沖頻率為50～200KHZ，激光掃描速度為200～300mm/S。

有益效果：本發(fā)明采用雙脈沖頻率激光分離復合SiC，降低了激光對劃片槽的要求，提高了SiC芯片的良品率和切割效率，同時也提高了SiC圓片單位面積上的芯片數(shù)量；第一脈沖頻率激光的掃描在SiC外延片表面和兩層介質(zhì)上切開了一定光路寬度，解決了劃片槽有金屬、介質(zhì)或復合圖形帶來的激光進不去的問題，同時加深了第二脈沖頻率激光進入的深度，且第一脈沖頻率激光產(chǎn)生的能量小，可以實現(xiàn)表面低損傷處理，不會破壞表面金屬、介質(zhì)或復合圖形層；增強第二脈沖頻率激光的焦點能量，實現(xiàn)掃面點持續(xù)向下灼燒的作用，第二脈沖頻率激光能量大，能夠切開復合SiC圓片。

附圖說明

圖1是激光掃描第一個V槽的位置示意圖；

圖2是激光掃描第二個V槽的位置示意圖；

圖3是激光掃描第三個V槽的位置示意圖；

圖4是激光掃描第四個V槽的位置示意圖；

圖5是激光掃描第五個V槽的位置示意圖；

圖6是裂片后的復合SiC芯片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。

本發(fā)明所述的雙脈沖頻率激光分離復合SiC的方法，包括以下步驟：

S1：在SiC外延片103上完成復合SiC圓片的制備，復合SiC圓片的總厚度為210～410μm。

S2：測量復合SiC圓片切割道區(qū)域的厚度。

S3：把復合SiC圓片貼在劃片膜上，劃片膜設(shè)于切割片架上，劃片膜為藍膜或UV膜。

S4：測量復合SiC圓片切割道區(qū)域與劃片膜的總厚度。

S5：使用激光對圓片進行焦點校準。

S6：使用第一脈沖頻率激光掃描SiC外延片103正面的兩層介質(zhì)101、102以及SiC外延片103正面內(nèi)部靠近表面處，可以是正面內(nèi)部1/10處，形成第一個V槽，如圖1所示，示出了此次激光掃描的位置。

第一脈沖頻率激光的脈沖頻率為20～100KHZ，激光掃描速度為100～400mm/S，焦距鏡采用F10～120，激光功率衰減模組角度為82～105°，第一個V槽在SiC外延片103正面開的寬度為30～80μm，與正面之間的距離為5～20μm。

第一脈沖頻率激光的掃描在SiC外延片表面和兩層介質(zhì)上切開了一定光路寬度，解決了劃片槽有金屬、介質(zhì)或復合圖形帶來的激光進不去的問題，同時加深了第二脈沖頻率激光進入的深度，且第一脈沖頻率激光產(chǎn)生的能量小，可以實現(xiàn)表面低損傷處理，不會破壞表面金屬、介質(zhì)或復合圖形層。

S7：使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片正面內(nèi)部若干不同深度，形成若干V槽；例如可以使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片103正面內(nèi)部1/4處，形成第二個V槽，如圖2所示，示出了此次激光掃描的位置。

第二脈沖頻率激光的脈沖頻率為50～200KHZ，激光掃描速度為200～300mm/S，焦距鏡采用F10～120，激光功率衰減模組角度為82～85°，第二個V槽在SiC外延片103正面的距離為90～100μm。

增強第二脈沖頻率激光的焦點能量，實現(xiàn)掃面點持續(xù)向下灼燒的作用，第二脈沖頻率激光能量大，能夠切開復合SiC圓片。

S8：使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片103正面內(nèi)部1/2處，形成第三個V槽，如圖3所示，示出了此次激光掃描的位置。

第二脈沖頻率激光的脈沖頻率為50～200KHZ，激光掃描速度為200～300mm/S，焦距鏡采用F10～120，激光功率衰減模組角度為82～87°，第三個V槽在SiC外延片103正面的距離為180～200μm。

S9：使用第二脈沖頻率激光掃描SiC外延片103正面內(nèi)部3/4處，形成第四個V槽，如圖4所示，示出了此次激光掃描的位置。

第二脈沖頻率激光的脈沖頻率為50～200KHZ，激光掃描速度為200～300mm/S，焦距鏡采用F10～120，激光功率衰減模組角度為82～90°，第四個V槽在SiC外延片103正面的距離為275～300μm。

S10：如圖5所示，SiC外延片103背面依次濺射有第一層金屬104、第二層金屬105、第三層金屬106和第四層金屬107，第四層金屬107下面為膜108。使用第二脈沖頻率激光掃描第一層金屬104和膜108之間的位置，形成第五個V槽，如圖5所示，示出了此次激光掃描的位置。

第二脈沖頻率激光的脈沖頻率為50～200KHZ，激光掃描速度為200～300mm/S，焦距鏡采用F10～120，激光功率衰減模組角度為82～95°，第五個V槽在SiC外延片103正面的距離為360～400μm。

兩層介質(zhì)101、102是采用等離子體增強化學氣相淀積方法(PECVD)或者感應(yīng)耦合等離子體增強化學氣相淀積方法(ICP-PECVD)形成的二氧化硅或者氮化硅，每個介質(zhì)層的厚度為0.2～0.9μm；而第一層金屬104、第二層金屬105、第三層金屬106和第四層金屬107可以采用濺射方式，也可以采用電子束蒸發(fā)方式形成，每個金屬層的厚度為6～9μm。

S11：對全部掃描完后的復合SiC圓片進行裂片，形成復合SiC芯片，如圖6所示。裂片在劃片槽中進行，劃片槽的寬度設(shè)計為激光掃描后SiC外延片損失部分的寬度的10～30倍。

步驟S6至步驟S10中的激光波長為355～1064nm，脈沖頻率為20～200KHZ。

采用雙脈沖頻率激光分離復合SiC，降低了激光對劃片槽的要求，提高了SiC芯片的良品率和切割效率，同時也提高了SiC圓片單位面積上的芯片數(shù)量。