[发明专利]一种半导体切割用激光裂片装置及其裂片方法

说明书

本发明公开了一种半导体切割用激光裂片装置及其裂片方法，半导体切割用激光裂片装置包括溶液槽、托料底座、激光加热装置以及提升驱动机构；所述托料底座用于承托碳化硅棒且置于溶液槽内，所述溶液槽内容纳有冷却液；所述激光加热装置设置在托料底座上方，用于对放置在托料底座上的碳化硅棒上端进行激光加热；所述提升驱动机构与托料底座连接用于驱动托料底座升降。本设计不需要切割碳化硅棒，提高材料利用率；该装置结构更为简单，故障率低，维护维修方便；该装置外围条件需求简单，占地少，操作安全，维修方便。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，特别是涉及一种半导体切割用激光裂片装置及其裂片方法。

背景技术

目前，碳化硅片生产通常采用多线切割将碳化硅棒切割成碳化硅片，多线切割基本原理为：绕在两个主辊线槽内的钢丝在放、收线筒的带动下对碳化硅棒进行高速磨削运动。在切割过程中需要对金刚线喷洒含砂的新浆，流量要随着晶棒的形状改变而改变，以此保证碳化硅片的表面质量。

多线切割具有以下缺陷：

(1)由于碳化硅硬度大，切割时间需要很长，4寸碳化硅棒切割需要二十四个小时左右。

(2)原材料切割间隙损耗过大，切割一片需要消耗两片的原材料，造成出片率低。

(3)铸锭晶体中存在的硬点可能会在切割过程中造成断线，加大了切割风险。

(4)切割后的碳化硅片表面损伤程度较浅、表面划痕密，从而导致了更高的反射率损伤浅层。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种材料效率利用率高的半导体切割用激光裂片装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半导体切割用激光裂片装置，包括溶液槽、托料底座、激光加热装置以及提升驱动机构；所述托料底座用于承托碳化硅棒且置于溶液槽内，所述溶液槽内容纳有冷却液；所述激光加热装置设置在托料底座上方，用于对放置在托料底座上的碳化硅棒上端进行激光加热；所述提升驱动机构与托料底座连接用于驱动托料底座升降。

进一步，所述溶液槽上方设置有排气管。

进一步，所述溶液槽内的冷却液上表面具有一层隔热膜。

进一步，还包括液位传感器和测距传感器，所述液位传感器伸入冷却液内用于检测冷却液液位，所述测距传感器设置在冷却液上方用于检测碳化硅棒上表面的位置。

进一步，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器伸入冷却液中用于检测冷却液的温度，所述第二温度传感器设置在碳化硅棒上方用于检测碳化硅棒上端的温度。

进一步，所述溶液槽底部设置有用于检测是否漏液的漏液传感器。

进一步，所述提升驱动机构包括电机和竖直设置的丝杆，所述电机与丝杆连接以带动丝杆转动，所述丝杆与托料底座螺旋传动连接以带动托料底座升降。

进一步，所述托料底座通过连接杆与丝杆连接，所述连接杆一端与托料底座连接，另一端延伸至溶液槽外并与丝杆螺旋传动连接。

本发明还提供一种半导体切割用激光裂片方法，包括如下步骤：S1、将碳化硅棒放入托料底座上，并控制托料底座升降使得碳化硅棒顶端漏出冷却液面一段高度，该高度与要求的碳化硅片厚度匹配；S2、激光加热装置开启，对碳化硅棒上表面加热使其温度急剧上升，造成碳化硅棒漏出液面段与浸入冷却液段之间的急剧温度差，使得碳化硅棒上端开裂形成碳化硅片；S3、随后控制碳化硅棒高度使其漏出液面的高度与要求的碳化硅片厚度匹配；S4、重复步骤S2和S3直至碳化硅棒消耗完毕为止。

进一步，步骤S2加热时，激光加热装置需要将碳化硅棒加热至裂片所需温度并满足计时器要求。