[发明专利]一种氮化镓晶圆片边缘处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种氮化镓晶圆片边缘处理方法。

背景技术

目前，无论是消费电子产品、电动车(EV)或家用电器，工程师正面对更加严格的要求，必须提升电源转换效能、提高功率密度水准、延长电池使用时间以及加快开关速度。这一切皆意味着电子产业将会变得越来越依赖于新型的功率半导体，采用不再以硅(Si)为基础的制程技术。随着容量可能达到前所未有的性能基准，氮化镓(GaN)正成为一项新兴的制程技术，影响电力电子系统设计的未来发展。在任何电源系统设计中，某种程度的电源转换损耗是肯定的，但由于宽频间隙，GaN明显比硅表现出更低的损耗，这也意味着更好的电源转换效能。因为GaN晶圆片可比等效的硅晶圆片更小，使用此技术的元件可被置于尺寸更小的封装规格中。由于其高流动性，GaN在用于要求快速开关的电路中效能极高。而且，提高的开关速度也有助于节省空间，因为电源电路所含被动元件可以更少，配套的磁性元件中使用的线圈可以更小。此外，GaN提供的更高的电源转换效能意味着更少的散热量，缩小了需要分配给热管理的空间。由于GaN具有一些和硅有所区别的关键功能，令它特别适合功率应用。

目前主流的自支撑氮化镓晶圆片的制造工艺是采用气相卤素外延(HVPE)制造的，在生产过程中，氮化镓晶圆片的边缘存在较大的位错以及结构缺陷，一般而言，在进行表面处理之前，需要对自支撑氮化镓晶圆片的边缘进行切割从而规整晶圆片形状，去除结构缺陷部分。传统的氮化镓晶圆片边缘处理方式是采用磨轮或者刀具进行机械磨削，并且需要特殊夹具对氮化镓进行固定。这种进行机械磨削的方式耗时长、成本高且效率低。

切边和切槽是标记晶圆片的晶面的一种方法，其代表晶面取向。一般而言，8英寸以下的晶圆片采用切边标记5(如图1所示)，8英寸及8英寸以上的晶圆片采用切槽标记6(如图2所示)。现有技术中对于硅材料而言，其进行切边和切槽处理是在晶棒上进行磨削和切割，主要工具是金刚石刀具和磨具，但是这对于外延生长的晶体并不使用，尤其是对硬脆质材料，在切割过程中，容易造成产品碎裂，并且刀具的磨损也远远高于硅材料加工的损耗。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氮化镓晶圆片边缘处理方法，用于解决现有技术中处理氮化镓晶圆片边缘时耗时长、成本高且效率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氮化镓晶圆片边缘处理方法，所述处理方法为采用激光对所述氮化镓晶圆片边缘进行全切和切边或者切槽处理。

作为本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，采用激光对所述氮化镓晶圆片边缘进行全切和切边或者切槽处理的步骤包括：

S1，在待处理的氮化镓晶圆片边缘设置预切割图形，然后将所述氮化镓晶圆片置于激光工作台上，调整所述氮化镓晶圆的位置，确定所述氮化镓晶圆表面与激光束垂直，所述氮化镓晶圆片中心点与所述激光工作平台中心点重合；

S2，将所述激光束聚焦于所述预切割图形位置进行切割，从而完成全切和切边或者切槽处理。

作为本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，所述步骤S2中，在进行切割的同时使用保护性气体对切割位置进行同轴吹扫。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，所述保护性气体为氮气或者氩气、氖气、氦气惰性气体中的一种或多种的混合气体。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，进行所述步骤S2之后，还包括对边缘切割面进行清洗的步骤。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，采用光纤激光器激发的激光对所述氮化镓晶圆片边缘进行全切和切边或者切槽处理。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，所述激光的焦距位于所述氮化镓晶圆片边缘位置的表面至底面之间。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，所述激光束的光斑直径不超过100微米，激光器基模参数M²小于1.8，所述激光束的脉冲频率不超过1000Hz，所述激光束的脉冲能量不低于0.1W，所述激光束扫描速度不低于2mm/s。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，采用激光对所述氮化镓晶圆片边缘进行全切和切边或者切槽处理的工作温度为20～400℃。

本发明氮化镓晶圆片边缘处理方法的一种优化的方案，所述氮化镓晶圆片边缘切割厚度超过300微米。

如上所述，本发明的氮化镓晶圆片边缘处理方法，具有以下有益效果：