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CN105598594A - 一种复合结构SiC芯片的激光分离方法 - Google Patents

一种复合结构SiC芯片的激光分离方法 Download PDF

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CN105598594A CN201510955804.1A CN201510955804A CN105598594A CN 105598594 A CN105598594 A CN 105598594A CN 201510955804 A CN201510955804 A CN 201510955804A CN 105598594 A CN105598594 A CN 105598594A
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陈刚
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Abstract

本发明公开了一种复合结构SiC芯片的激光分离方法，能够很安全地实现多层复合结构SiC圆片的切割，并且不会破坏SiC外延片正面的介质和背面的金属，大大提高了良品率和切割效率，降低了SiC生产成本。

Description

一种复合结构SiC芯片的激光分离方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域，特别是涉及一种复合结构SiC芯片的激光分离方法。
背景技术
应用SiC半导体的宽禁带和高温稳定性使得其在高温半导体器件方面有无可比拟的优势。采用SiC材料已制成了MESFET、MOSFET、JEFT、BJT等多种器件，他们的工作温度可达500℃以上，可提供在极端环境下的电子系统的使用。
SiC是1-10GHZ范围的大功率微波放大器的理想材料，目前LED固体照明是SiC器件的主要应用领域，在航天宇航的应用领域SiC器件是不可取代，可以抵御太空强大的射线辐射，同时能够在强电磁干扰作用下正常工作。
SiC本身这种材料十分坚硬，是一种非常难切割的材料。用砂轮切割必须选用主轴功率较大的设备，刀具的选择也非常有讲究，并且速度最大只能达到4mm/s,对于小芯片的效率极为低下，并且用砂轮切出的SiC芯片会形成一个V角，这样在后期封装的过程中会有一定尺寸风险。而用激光进行分离可以缩短切割速率，最高速率能够达到600mm/s,并且划片槽的尺寸相比砂轮缩短到原来的1/2。相同芯片尺寸下圆片上的数量可以提高30％-50％，从而降低成本。然而现有技术中的激光分离方法的生产效率较低，获得的良品率也不高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种良品率高、生产效率高的复合结构SiC芯片的激光分离方法。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种复合结构SiC芯片的激光分离方法，包括如下的步骤：
S1：在SiC外延片上完成复合结构SiC圆片的制备；
S2：测量复合结构SiC圆片切割道区域的厚度；
S3：把复合结构SiC圆片贴在划片膜上，划片膜设于切割片架上；
S4：测量复合结构SiC圆片切割道区域与划片膜的总厚度；
S5：通过激光扫描在SiC外延片背面的最底层金属与SiC外延片背面之间形成第一SD层；
S6：通过激光扫描在SiC外延片内部距离SiC外延片背面1/4处形成第二SD层；
S7：通过激光扫描在SiC外延片内部距离SiC外延片背面1/3处形成第三SD层；
S8：通过激光扫描在SiC外延片内部距离SiC外延片背面1/2处形成第四SD层；
S9：通过激光扫描在SiC外延片内部距离SiC外延片背面3/4处形成第五SD层；
S10：通过激光扫描在SiC外延片正面的最底层介质与SiC外延片正面之间形成第六SD层；
S11：对全部扫描完后的复合结构SiC圆片进行裂片，形成复合结构SiC芯片。
进一步，所述划片膜为蓝膜或者UV膜。
进一步，所述步骤S5中激光扫描的速度为100mm/s-400mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-105°，第一SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为300um-360um。
进一步，所述步骤S6中激光扫描的速度为200mm/s-300mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-100°，第二SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为270um-300um。
进一步，所述步骤S7中激光扫描的速度为200mm/s-250mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-95°，第三SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为240um-270um。
进一步，所述步骤S8中激光扫描的速度为150mm/s-200mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-90°，第四SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为180um-240um。
进一步，所述步骤S9中激光扫描的速度为100mm/s-150mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-87°，第五SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为90um-180um。
进一步，所述步骤S10中激光扫描的速度为100mm/s-150mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-85°，第六SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为4um-90um。
进一步，所述步骤S11中的裂片在划片槽中进行，划片槽的设计宽度是激光扫描后SiC外延片损失部分宽度的70～100倍。
有益效果：本发明的方法能够很安全地实现多层复合结构SiC圆片的切割，并且不会破坏SiC外延片正面的介质和背面的金属，大大提高了良品率和切割效率，降低了SiC生产成本。
附图说明
图1为本发明进行到步骤S5时的结构示意图；
图2为本发明进行到步骤S6时的结构示意图；
图3为本发明进行到步骤S7时的结构示意图；
图4为本发明进行到步骤S8时的结构示意图；
图5为本发明进行到步骤S9时的结构示意图；
图6为本发明进行到步骤S10时的结构示意图；
图7为本发明的步骤S11完成后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本发明公开了一种复合结构SiC芯片的激光分离方法，包括如下的步骤：
S1：在SiC外延片103上完成复合结构SiC圆片的制备，复合结构SiC圆片的总厚度为210～410μm；
S2：测量复合结构SiC圆片切割道区域的厚度；
S3：把复合结构SiC圆片贴在划片膜上，划片膜设于切割片架上；
S4：测量复合结构SiC圆片切割道区域与划片膜的总厚度；
S5：通过激光扫描在SiC外延片103背面的最底层金属104与SiC外延片103背面之间形成第一SD层；如图1所示，SiC外延片103背面依次溅射有最底层金属104、第二层金属105、第三层金属106和第四层金属107，SiC外延片103正面依次溅射有最底层介质102和第二层介质101；其中，最底层介质102和第二层介质101是采用等离子体增强化学气相淀积方法(PECVD)或者感应耦合等离子体增强化学气相淀积方法(ICP-PECVD)形成的二氧化硅或者氮化硅，各个介质层的总厚度为0.2～0.9μm；而最底层金属104、第二层金属105、第三层金属106和第四层金属107除了可以采用溅射方式，还可以采用电子束蒸发方式形成，各个金属层的总厚度为6～9μm；
S6：通过激光扫描在SiC外延片103内部距离SiC外延片103背面1/4处形成第二SD层，图2示出了此次激光扫描的位置；
S7：通过激光扫描在SiC外延片103内部距离SiC外延片103背面1/3处形成第三SD层，图3示出了此次激光扫描的位置；
S8：通过激光扫描在SiC外延片103内部距离SiC外延片103背面1/2处形成第四SD层，图4示出了此次激光扫描的位置；
S9：通过激光扫描在SiC外延片103内部距离SiC外延片103背面3/4处形成第五SD层，图5示出了此次激光扫描的位置；
S10：通过激光扫描在SiC外延片103正面的最底层介质102与SiC外延片103正面之间形成第六SD层，图6示出了此次激光扫描的位置；
S11：对全部扫描完后的复合结构SiC圆片进行裂片，裂片完的复合结构SiC芯片如图7所示。
其中，划片膜为蓝膜或者UV膜。SD层中的“SD”是“StealthDicing”的缩写。
步骤S5中激光扫描的速度为100mm/s-400mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-105°，第一SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为300um-360um。
步骤S6中激光扫描的速度为200mm/s-300mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-100°，第二SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为270um-300um。
步骤S7中激光扫描的速度为200mm/s-250mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-95°，第三SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为240um-270um。
步骤S8中激光扫描的速度为150mm/s-200mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-90°，第四SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为180um-240um。
步骤S9中激光扫描的速度为100mm/s-150mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-87°，第五SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为90um-180um。
步骤S10中激光扫描的速度为100mm/s-150mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-85°，第六SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为4um-90um。
步骤S11中的裂片在划片槽中进行，划片槽的设计宽度是激光扫描后SiC外延片103损失部分宽度的70～100倍。
步骤S5至S10中的激光的波长为532nm-1064nm，频率为100KHZ-1000KHZ。

Claims (9)

1.一种复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：包括如下的步骤：
S1：在SiC外延片(103)上完成复合结构SiC圆片的制备；
S2：测量复合结构SiC圆片切割道区域的厚度；
S3：把复合结构SiC圆片贴在划片膜上，划片膜设于切割片架上；
S4：测量复合结构SiC圆片切割道区域与划片膜的总厚度；
S5：通过激光扫描在SiC外延片(103)背面的最底层金属(104)与SiC外延片(103)背面之间形成第一SD层；
S6：通过激光扫描在SiC外延片(103)内部距离SiC外延片(103)背面1/4处形成第二SD层；
S7：通过激光扫描在SiC外延片(103)内部距离SiC外延片(103)背面1/3处形成第三SD层；
S8：通过激光扫描在SiC外延片(103)内部距离SiC外延片(103)背面1/2处形成第四SD层；
S9：通过激光扫描在SiC外延片(103)内部距离SiC外延片(103)背面3/4处形成第五SD层；
S10：通过激光扫描在SiC外延片(103)正面的最底层介质(102)与SiC外延片(103)正面之间形成第六SD层；
S11：对全部扫描完后的复合结构SiC圆片进行裂片，形成复合结构SiC芯片。
2.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述划片膜为蓝膜或者UV膜。
3.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S5中激光扫描的速度为100mm/s-400mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-105°，第一SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为300um-360um。
4.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S6中激光扫描的速度为200mm/s-300mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-100°，第二SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为270um-300um。
5.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S7中激光扫描的速度为200mm/s-250mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-95°，第三SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为240um-270um。
6.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S8中激光扫描的速度为150mm/s-200mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-90°，第四SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为180um-240um。
7.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S9中激光扫描的速度为100mm/s-150mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-87°，第五SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为90um-180um。
8.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S10中激光扫描的速度为100mm/s-150mm/s，激光功率衰减模组角度为82°-85°，第六SD层与SiC外延片(103)正面之间的距离为4um-90um。
9.根据权利要求1所述的复合结构SiC芯片的激光分离方法，其特征在于：所述步骤S11中的裂片在划片槽中进行，划片槽的设计宽度是激光扫描后SiC外延片(103)损失部分宽度的70～100倍。
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