【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及到一種提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，屬于半導體材料加工。
技術介紹
1、在碳化硅生產過程中，碳化硅襯底制備是最核心環節，技術壁壘高，難點主要在于晶體生長和切割。由于碳化硅的莫氏硬度為9.2，僅次于金剛石，屬于高硬脆性材料，將生長出的碳化硅晶體切成片狀具有很高的難度，因此切割過程耗時久，易裂片。實現切割損耗小、并且切割出厚度均勻、翹曲度小的高質量sic晶片是目前面臨的重要技術難點。碳化硅晶體的切割技術有：金剛石線切割(固結磨料線鋸切割)、砂漿線切割(游離磨料線鋸切割)、激光切割。線鋸切割技術成熟，是主流切割技術。激光剝離技術是將激光聚焦到晶圓表面以下，在碳化硅晶錠內部一定深度處進行掃描生成改質層，之后在外張力作用下，改質層裂紋沿垂直于晶圓表面方向擴展，從而在碳化硅晶錠上剝離出晶圓。激光剝離技術具有材料損耗低、加工效率高、出片數量多等優勢，有望成為金剛線切割技術的理想替代方案。
2、碳化硅激光剝離技術是通過納秒、皮秒或者飛秒激光器聚焦在晶體內部，使其發生改質，由于激光作用的熱效應及改質層體積膨脹，在碳化硅中產生裂紋，利用機械拉力或者冷裂的方法，實現晶錠的切片。在激光剝離過程中，如果裂紋相互橫向擴展融合形成一體，有利于提高碳化硅激光切割的效果。德國s?i?l?t?e?c?tr?a?g?m?b?h提出了“冷切(c?ol?d?s?p?l?i?t)”技術，其技術要點是利用激光在晶錠內部形成改質層后，在待分離一端表面黏貼聚合物(如pdms)，將聚合物和整個晶錠快速冷卻(如液氮)，當溫度低于聚合物的玻璃點轉變溫
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法。
2、本專利技術采取的技術方案為：
3、一種提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，在激光掃描切割過程中，將低溫液體或者固體，以原位在線的方式沿激光掃描線方向噴射到半導體單晶襯底表面。原位在線的方式是指噴射低溫液體或者固體的噴嘴跟隨著激光掃描線方向移動，使得激光掃描與低溫液體的噴射同步進行。實際操作中可以將噴嘴和激光掃描透鏡集成在同一設備上，以實現同步。
4、優選的，所述低溫液體或者固體是指液氮或干冰顆粒。
5、優選的，所述半導體單晶襯底是指碳化硅單晶襯底、氮化鎵單晶襯底或金剛石單晶襯底。
6、優選的，所述干冰顆粒的粒徑為20-500μm。
7、優選的，在進行激光掃描切割過程之前，先用低溫液體或者固體噴射到半導體單晶襯底表面，對半導體單晶襯底進行整體冷卻。
8、優選的，進行整體冷卻的噴射時間為5-20min。
9、本專利技術的原理：激光切割半導體單晶襯底時，激光器聚焦于晶體內部，高熱量使得晶體改質，激光帶來的熱效應以及改質層體積膨脹產生裂紋。若激光線掃描產生的裂紋相互擴展并融合到一起，就容易實現剝離，但激光聚焦產生的高熱量很快會擴散掉。本專利技術中，冷卻噴嘴跟著激光掃描線方向移動，利用低溫液體的低溫特性與激光掃描聚焦位置的高溫形成大溫差，從而利用溫差效應，產生應力使得裂紋相互擴展融合，促使裂紋連成一體，進而降低剝離難度，激光掃描結束后使用常規的機械分離方法即可分離晶片。
10、本專利技術的有益效果：
11、本專利技術通過將低溫液體或者固體如液氮或者干冰顆粒冷噴到半導體單晶如碳化硅晶錠或氮化鎵晶片等表面，利用其低溫特性以及激光掃描聚焦位置的高溫形成大溫差，促進改質裂紋橫向擴展融合并連成一體。該方法具有原位、快速、無污染等優點，裂紋連成一體后，降低了分離難度、提高了分離效果和效率。液氮可以造成更大的溫差，但是成本較高；相較于液氮，干冰顆粒成本更低且會快速氣化無殘留，不會對激光入射產生影響。均勻的裂紋融合可以獲得更平滑的表面，降低材料損耗和后續研磨難度。
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1.一種提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：在激光掃描切割過程中，將低溫液體或者固體，以原位在線的方式沿激光掃描線方向噴射到半導體單晶襯底表面。
2.根據權利要求1所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：所述低溫液體或者固體是指液氮或干冰顆粒。
3.根據權利要求2所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：所述半導體單晶襯底是指碳化硅單晶襯底、氮化鎵單晶襯底或金剛石單晶襯底。
4.根據權利要求3所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：所述干冰顆粒的粒徑為20-500μm。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：在進行激光掃描切割過程之前，先用低溫液體或者固體噴射到半導體單晶襯底表面，對半導體單晶襯底進行整體冷卻。
6.根據權利要求5所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：進行整體冷卻的噴射時間為5-20min。
【技術特征摘要】
1.一種提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：在激光掃描切割過程中，將低溫液體或者固體，以原位在線的方式沿激光掃描線方向噴射到半導體單晶襯底表面。
2.根據權利要求1所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：所述低溫液體或者固體是指液氮或干冰顆粒。
3.根據權利要求2所述的提高半導體單晶襯底激光切片效果的方法，其特征在于：所述半導體單晶襯底是指碳化硅單晶襯底、氮化鎵單晶襯底或金剛石單晶襯底。
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