[发明专利]一种用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法

说明书

本发明提供一种用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法，该定向切割装置包括：夹持晶锭的夹具；控制首片厚度的影像监测系统，以及对所述晶锭进行切割的多线切割机，夹持晶锭的所述夹具包括支架和支撑所述支架的基座，所述影像监测系统将所述多线切割机的线间距与待切的所述晶锭的首片厚度的图谱比对以调整切割位置。本发明可有效控制氮化镓晶锭首片的切割厚度。

技术领域

本发明涉及一种用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法，更具体地说，本发明涉及一种利用影像监测装置控制首片厚度及利用夹具控制定向偏差的用于氮化镓晶体的定向切割装置与加工方法。

背景技术

氮化镓作为第三代半导体的代表，其化学性质非常稳定，在室温下不溶于水、酸和碱，且熔点高达1700℃，硬度较大。由以上基本性质就可知用氮化镓做成的材料具有耐高温，耐酸碱腐蚀和抗外力变形等优越的性能。目前，氮化镓和氮化镓基半导体材料已经成为了世界各国研究的热点。

将氮化镓晶体应用于器件需加工成一定尺寸的晶片，基本工艺包括晶体生长、晶锭裁切与检测、外径研磨、切片、倒边、表层研磨、蚀刻、抛光等步骤。由于氮化镓晶体硬度很高，这为晶体加工带来很大的困难，特别是目前HVPE(氢化物气相外延，Hydride VaporPhase Epitaxy)法生长的氮化镓晶体应力较大，在机械加工过程中极易开裂。而晶片的切割加工过程无疑是晶体遭受外来机械加工应力最大的一个过程，如何控制切割过程的开裂率严重影响到氮化镓晶体的最终出片率。

由于生长工艺的限制，目前生长的氮化镓晶体普遍偏薄，且近籽晶区域生长出来的晶体质量最好。因此，如何保证氮化镓晶体近籽晶区域的最大出片率是一个急需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本申请的发明人意识到，对于小批量氮化镓晶片加工时如果采用在线定向加工技术，加工成本过高。而通过将氮化镓晶体用常规的定向磨削技术进行基准面加工，同时结合切割夹具，可能可以保证氮化镓晶体切割后晶片较小的晶向偏差。

鉴于上述认识，一方面，本发明提供一种用于氮化镓晶体的定向切割装置，包括：

夹持晶锭的夹具；

控制首片厚度的影像监测系统，以及

对所述晶锭进行切割的多线切割机，

夹持晶锭的所述夹具包括支架和支撑所述支架的基座，

所述影像监测系统将所述多线切割机的线间距与待切的所述晶锭的首片厚度的图谱比对以调整切割位置。

本发明公开了一种利用影像监测原理设计的适用于氮化镓晶体定向切割的装置。由此通过多线切割机的线间距与待切晶锭首片厚度的图谱比对调整切割位置，可有效控制氮化镓晶锭首片的切割厚度。

优选地，所述支架的基准面与所述晶锭粘接，所述晶锭与所述支架底部接触并粘合。

借助于此，既可方便切割后晶片的拆卸，又可减少诸如Q胶等胶体固化过程产生的热应力对晶体的冲击，降低晶锭的开裂几率。

较佳地，所述定向切割装置还具备用于调节粘接误差的定向仪；所述多线切割机具有十字微调平台；所述支架上开有定向孔；通过所述定向孔确定晶向偏差，切割时调节所述多线切割机的所述十字微调平台补偿偏差。由此，在产生粘接误差的时候，可通过该定向孔确定粘接后的晶向偏差，切割时调节多线切割机的微调平台补偿粘接误差。应理解，所述支架上的定向孔可根据实际需要开不同形状的孔。

较佳地，所述支架的基准面下方底部可开有凹槽。这样可以方便晶锭切割完成后首片晶片的拆卸。

较佳地，所述基座采用模具钢或经过锻打、调质后的铸铁进行制作。这样的基座不易变形，可保证重复使用时的精度。