本技术介绍了一种利用飞秒激光技术对碳化硅晶圆进行减薄加工的创新方法。该方法首先将待加工的碳化硅晶圆固定于真空吸盘上,并精确测量其厚度与加工尺寸。随后,依据这些参数,采用飞秒激光技术对晶圆进行精确减薄,以达到预期的加工效果。该技术不仅提高了加工效率,还确保了晶圆的加工质量,适用于半导体行业的精密制造需求。
背景技术
飞秒激光的脉宽最短可至2.6fs,脉冲持续时间远低于材料中受激载流子的能量释放时间,载流子温度在几飞秒内可高达10K以上,而此时品格温度处于室温,载流子热扩散效应小,可实现“冷”加工,因此加工精度高,热损伤小。经过多级啁啾脉冲放大技术,峰值功率强度最高可达1023W/cm2
以上,因此飞秒激光几乎可电离任何材料,加工材料种类广泛。又由于飞秒激光加工材料的烧蚀阈值较低,因此飞秒激光很容易达到材料的烧蚀值,对材料进行加工。通过控制飞秒激光能量,可实现加工区域小于光斑尺寸,进行超衍射加工局部微小尺寸。通过控制软件设计加工路径,飞秒激光能加工出复杂的表面结构。
SiC单晶作为一种典型的硬脆材料,其莫氏硬度为9.2~9.5,仅次于金刚石,这使得SiC单晶衬底的加工制造过程更加困难。目前SiC单晶衬底的制造主要过程分为切割→粗研→细研→抛光等几个重要阶段。随着市场的需求和SiC生长技术的日渐成熟,对大直径的SiC单晶衬底需求量和相应加工工艺手段的要求越来越高。相对于传统的SiC晶圆加工方法,如何加工出符合特性需求的、高质量、高效率、高成品率以及低成本、低损伤的SiC晶圆,已成为当前碳化硅单晶衬底加工领域的重要研究方向。
SiC单晶的莫氏硬度很高,传统的金刚线切割大尺寸、超薄SiC晶圆,切割过程中冷却液难以进入切割区,导致切割区域温度升高,晶片表面因高温产生相变的同时,切屑粉末无法及时排除导致晶圆发生破裂影响加工质量。另外单一的加工模式无法满足特定的加工需求,例如在薄晶圆上如何加工出直径90mm,深度200μm的台阶面,传统的切割工艺无法实现,因此如何优化SiC晶圆的加工工艺,设计出新的加工方法已经成为迫切需要解决的问题。
实现思路