【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体加工，具体涉及一种晶片拉伸剥离装置及方法。
技术介绍
1、碳化硅等第三代半导体材料具有优异的电光声热性能，在航空航天、武器装备和高能物理等领域有着重要的应用。然而，碳化硅是典型的硬脆性材料，在传统机械加工中存在切割慢、易崩边、损耗大等诸多问题，大大降低了材料的利用率。超快激光精密加工技术是一种通过将激光在时域和空域紧聚焦从而诱导材料多光子非线性吸收和相变的强场制造技术，能实现三维加工、穿透加工且不受加工材料种类限制。相较于常规的机械线切割加工方式，碳化硅晶圆超快激光剥片技术从原理上避免了锯口损耗，且晶圆内部应力较小，大大降低了碳化硅加工过程的材料损耗，还具有速度快、效率高、无崩边等优点，成为碳化硅衬底加工领域的一种新兴高效替代方案。
2、碳化硅晶圆超快激光剥片技术，现有技术中常见工艺如中国专利技术专利cn115555736a、cn 106463374 b主要分为两步：激光辐射改质和晶片剥离。首先，将高重频超短脉冲激光通过高数值孔径物镜聚焦在sic晶锭内部某一设定深度，同时，将晶锭相对聚焦物镜以一定路径运动，实现脉冲激光在sic晶锭内部特定深度平面内的逐点扫描加工，进而在sic晶锭内部形成改质层平面。其次，将sic晶锭上下端面均匀涂抹一层固态石蜡，然后将sic晶锭夹紧在两圆形加热铜盘之间，该铜盘可通过施加电流加热与自然冷却降温方式将石蜡熔化与重凝，实现sic晶锭与铜盘的紧密粘接效果，最终，通过铜盘外侧的拉伸装置施加拉力实现sic晶锭以内部改质层为界的材料分离，完成晶片剥离过程。
3、然而
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种晶片拉伸剥离装置及方法，以降低剥离时崩边、破裂问题的发生率，提高分片的良品率。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面，提供了一种晶片拉伸剥离装置，包括相对设置的第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置，第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置均包括粘接圆盘工件和拉力臂，所述粘接圆盘工件用于实现晶片拉伸剥离，所述拉力臂用于调节第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置之间的相对距离；
3、所述粘接圆盘工件包括恒温加热板和过渡板，所述恒温加热板内设置有升温降温装置，所述过渡板设置在恒温加热板外侧，用于与待剥离的碳化硅晶锭接触，所述过渡板和碳化硅的热膨胀系数的差值，小于恒温加热板和碳化硅的热膨胀系数的差值；所述碳化硅晶锭在距碳化硅晶锭的第一端面的第一距离处具有改质层。
4、优选的，所述过渡板为石英过渡板。
5、优选的，所述恒温加热板内设置有水路通道，用于实现恒温加热板表面的升降温。
6、优选的，还包括粘接剂，所述粘接剂用于涂抹在所述过渡板表面，粘接过渡板与碳化硅晶锭。
7、优选的，还包括第一恒温水箱和第二恒温水箱，第一恒温水箱内的水温大于粘接剂的熔化温度，第二恒温水箱内的水温低于粘接剂的凝固温度，所述第一恒温水箱和所述第二恒温水箱均与水路通道相连。
8、优选的，还包括超声模块，第一拉伸剥离装置的过渡板朝向碳化硅晶锭的第一端面，所述超声模块设置在第一拉伸剥离装置上，用于产生超声波以传播至所述碳化硅晶锭，诱导所述改质层的裂纹进一步扩展连结。
9、优选的，所述超声模块的数量为多个，多个超声模块均匀设置在第一拉伸剥离装置的外表面。
10、优选的，第一拉伸剥离装置远离第二拉伸剥离装置一侧的中心位置设置有第一拉力臂，和/或，第二拉伸剥离装置远离第一拉伸剥离装置一侧的中心位置设置有第二拉力臂。
11、本专利技术的第二方面，基于第一方面提供的一种晶片拉伸剥离装置，进一步提供了一种晶片拉伸剥离方法，包括：
12、在第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置的过渡板上均匀涂抹粘接剂；
13、将带有改质层的碳化硅晶锭放置在两过渡板之间，调整第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置夹紧碳化硅晶锭；
14、控制恒温加热板先加热后降温，使所述粘接剂熔化后重凝，将碳化硅晶锭与过渡板粘接；
15、超声模块产生超声波，利用超声振动诱导碳化硅晶锭的改质层中的裂纹进一步扩展连结；
16、拉开第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置，使碳化硅晶锭的改质层上方的晶圆与碳化硅晶锭分离。
17、优选的，通过超快激光辐照加工碳化硅晶锭，使碳化硅晶锭在距离第一段面的第一距离处形成改质层。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术提供了一种晶片拉伸剥离装置及方法，考虑恒温加热板的表面通常为铜材质，与碳化硅晶锭的热膨胀系数差距较大，直接接触会由于形变应力不同而使拉伸剥离过程中晶圆易崩边、碎裂，在拉伸剥离装置上额外设置与碳化硅晶锭热膨胀系数相近的石英过渡板，令碳化硅晶锭与石英直接接触，可极大程度避免铜与碳化硅晶锭材料直接接触剥离时存在的晶圆崩边、破裂问题，大大提高了分片的良品率。在拉伸剥离装置上集成超声装置，可同时实现超声诱导裂纹扩展和剥离分片过程，一方面，通过超声诱导裂纹扩展，能够降低剥离所需施加的外力，降低晶圆受损概率，另一方面，一体化的设计不需要采用额外装置，降低了成本，提高了剥片效率。通过采用双通水路的设计，可实现水路升温和降温，解决了恒温加热板自然冷却耗时较长的问题，提高剥片效率。
20、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，包括相对设置的第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置，第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置均包括粘接圆盘工件和拉力臂，所述粘接圆盘工件用于实现晶片拉伸剥离，所述拉力臂用于调节第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置之间的相对距离；
2.如权利要求1所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，所述过渡板为石英过渡板。
3.如权利要求1所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，所述恒温加热板内设置有水路通道，用于实现恒温加热板表面的升降温。
4.如权利要求3所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，还包括粘接剂，所述粘接剂用于涂抹在所述过渡板表面，粘接过渡板与碳化硅晶锭。
5.如权利要求4所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，还包括第一恒温水箱和第二恒温水箱，第一恒温水箱内的水温大于粘接剂的熔化温度，第二恒温水箱内的水温低于粘接剂的凝固温度，所述第一恒温水箱和所述第二恒温水箱均与水路通道相连。
6.如权利要求1所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，还包括超声模块，第一拉伸剥离装置的过渡板朝向碳化硅晶锭的
7.如权利要求6所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，所述超声模块的数量为多个，多个超声模块均匀设置在第一拉伸剥离装置的外表面。
8.如权利要求1所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，第一拉伸剥离装置远离第二拉伸剥离装置一侧的中心位置设置有第一拉力臂，和/或，第二拉伸剥离装置远离第一拉伸剥离装置一侧的中心位置设置有第二拉力臂。
9.一种晶片拉伸剥离方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的一种晶片拉伸剥离装置，包括：
10.如权利要求9所述的一种晶片拉伸剥离方法，其特征在于，通过超快激光辐照加工碳化硅晶锭，使碳化硅晶锭在距离第一段面的第一距离处形成改质层。
...【技术特征摘要】
1.一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，包括相对设置的第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置，第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置均包括粘接圆盘工件和拉力臂，所述粘接圆盘工件用于实现晶片拉伸剥离，所述拉力臂用于调节第一拉伸剥离装置和第二拉伸剥离装置之间的相对距离；
2.如权利要求1所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，所述过渡板为石英过渡板。
3.如权利要求1所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，所述恒温加热板内设置有水路通道，用于实现恒温加热板表面的升降温。
4.如权利要求3所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，还包括粘接剂，所述粘接剂用于涂抹在所述过渡板表面，粘接过渡板与碳化硅晶锭。
5.如权利要求4所述的一种晶片拉伸剥离装置，其特征在于，还包括第一恒温水箱和第二恒温水箱，第一恒温水箱内的水温大于粘接剂的熔化温度，第二恒温水箱内的水温低于粘接剂的凝固温度，所述第一恒温水箱和所述第二恒温水箱均与水路通道相连。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张百涛，梁润泽，姚勇平，王荣堃，姚波，夏金宝，白蒙，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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