本申請屬于碳化硅晶錠加工，具體而言，涉及一種碳化硅晶錠加工方法及加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，碳化硅襯底切割普遍采用金剛石線鋸，但存在切割速度慢、材料損耗高、表面微裂紋深度較大等問題。常規(guī)激光切割，如皮秒激光對表面粗糙度敏感，高粗糙度表面ra≥1μm導(dǎo)致激光散射率增加?30%以上，能量吸收不均勻，引發(fā)切縫寬度波動±15%、haz（熱影響區(qū)）擴大。

2、現(xiàn)有技術(shù)采用紫外激光預(yù)清洗降低粗糙度，但會增加工藝流程且無法處理原位粗糙表面，高粗糙度表面易導(dǎo)致激光聚焦位置失準(zhǔn)，熱累積效應(yīng)加劇材料崩邊風(fēng)險。

3、基于上述內(nèi)容，本申請要解決的技術(shù)問題是：高粗糙度表面的碳化硅晶錠難以加工。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種碳化硅晶錠加工方法及加工系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)高粗糙度表面的碳化硅晶錠難以加工的問題，降低了材料崩邊率，提高了加工質(zhì)量。

2、本申請的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種碳化硅晶錠加工方法，包括以下步驟：獲取晶錠近光面的粗糙度，所述晶錠近光面為面向激光發(fā)射的面；根據(jù)晶錠近光面粗糙度，至少篩分出一級粗糙面和二級粗糙面，一級粗糙面的粗糙度ra1大于二級粗糙面的粗糙度ra2；基于不同粗糙面，執(zhí)行加工策略，所述加工策略包括：采用α1光束向一級粗糙面的目標(biāo)深度區(qū)域a1掃描，以形成第一改質(zhì)區(qū)；采用α2光束向二級粗糙面的目標(biāo)深度區(qū)域a2掃描，以形成第二改質(zhì)區(qū)；其中，α1光束的脈沖能量配置為大于α2光束的脈沖能量，以使第一改質(zhì)區(qū)的切縫寬度與第二改質(zhì)區(qū)的切縫寬度基本相同。

3、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述一級粗糙面的粗糙度范圍為＞3μm；所述α1光束配置為：脈沖能量3j/cm2～8j/cm2，頻率10khz～50khz；所述二級粗糙面的粗糙度范圍為≤3μm；所述α2光束配置為：脈沖能量0.5j/cm2～1.5j/cm2，頻率100khz～200khz。

4、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述加工策略還包括以下步驟：

5、對α1光束疊加徑向振動或斜向振動，疊加徑向振動或斜向振動的振幅為±10μm。

6、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述加工策略還包括以下步驟：

7、疊加徑向振動或斜向振動的參數(shù)滿足以下關(guān)系式：；

8、其中，n為整數(shù)且n的區(qū)間為[8，100]，fα1為α1光束的頻率，fz為對所述α1光束疊加徑向振動或斜向振動的頻率。

9、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，還包括以下步驟：獲取α2光束形成的裂紋寬度信息；基于裂紋寬度信息，確定裂紋寬度是否＞30μm；若確定結(jié)果為是，啟動γ光束與α2光束對晶錠目標(biāo)深度區(qū)域a2進行相位同步掃描，γ光束的聚焦光斑配置為環(huán)形光斑，α2光束的聚焦光斑配置為高斯光斑。

10、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述啟動γ光束與α2光束對晶錠目標(biāo)深度區(qū)域a2進行相位同步掃描包括以下步驟：控制γ光束與α2光束相位調(diào)制的時間間隔為20ns～50ns，和/或，控制γ光束與α2光束相位調(diào)制的空間間隔為50μm～100μm。

11、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，還包括以下步驟：獲取晶錠近光面的ttv值，基于ttv值，調(diào)節(jié)α1光束和/或α2光束的焦距。

12、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述獲取晶錠近光面粗糙度包括以下步驟：采用β光束掃描晶錠近光面；基于β光束掃描數(shù)據(jù)，生成晶錠的虛擬三維模型；根據(jù)虛擬三維模型，計算獲取晶錠近光面粗糙度。

13、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述β光束掃描晶錠近光面的激光波長為635nm，β光束的掃描分辨率為5μm。

14、在上述的碳化硅晶錠加工方法中，所述獲取晶錠近光面粗糙度包括以下步驟：采用相機拍攝晶錠近光面；基于相機拍攝圖像，生成晶錠的虛擬三維模型；根據(jù)虛擬三維模型，計算獲取晶錠近光面粗糙度。

15、本申請的另一目的還在于提供一種碳化硅晶錠加工系統(tǒng)，應(yīng)用于所述的碳化硅晶錠加工方法，包括：承載臺，所述承載臺用于承載晶錠；檢測模塊，所述檢測模塊用于檢測獲取晶錠近光面的粗糙度；以及切割模塊，所述切割模塊用于控制激光以不同的參數(shù)分別切割晶錠表面不同粗糙度對應(yīng)的目標(biāo)深度區(qū)域。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下有益效果：

17、本申請通過獲取晶錠近光面的粗糙度，再將其篩分成至少2組粗糙面，可以針對不同級別的粗糙面，投射具有不同脈沖能量的光束，從而保證各個光束作用于碳化硅晶錠內(nèi)部后，形成的改質(zhì)區(qū)切縫寬度基本一致，降低了碳化硅晶錠加工的崩邊率，提高了加工質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，所述加工策略還包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，所述加工策略還包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，還包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，所述啟動γ光束與α2光束對晶錠目標(biāo)深度區(qū)域a2進行相位同步掃描包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，所述獲取晶錠近光面粗糙度包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，所述β光束掃描晶錠近光面的激光波長為635nm，β光束的掃描分辨率為5μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，所述獲取晶錠近光面粗糙度包括以下步驟：

10.一種碳化硅晶錠加工系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求1-9任意一項所述的碳化硅晶錠加工方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N碳化硅晶錠加工方法及加工系統(tǒng)，屬于碳化硅晶錠加工技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)碳化硅晶錠難以加工的問題。本申請包括以下步驟：獲取晶錠近光面的粗糙度，所述晶錠近光面為面向激光發(fā)射的面；根據(jù)晶錠近光面粗糙度，至少篩分出一級粗糙面和二級粗糙面，一級粗糙面的粗糙度Ra<subgt;1</subgt;大于二級粗糙面的粗糙度Ra<subgt;2</subgt;；基于不同粗糙面，執(zhí)行加工策略，所述加工策略包括：采用α<subgt;1</subgt;光束向一級粗糙面的目標(biāo)深度區(qū)域A<subgt;1</subgt;掃描，以形成第一改質(zhì)區(qū)；采用α<subgt;2</subgt;光束向二級粗糙面的目標(biāo)深度區(qū)域A<subgt;2</subgt;掃描，以形成第二改質(zhì)區(qū)；其中，α<subgt;1</subgt;光束的脈沖能量配置為大于α<subgt;2</subgt;光束的脈沖能量，以使第一改質(zhì)區(qū)的切縫寬度與第二改質(zhì)區(qū)的切縫寬度基本相同。

技術(shù)研發(fā)人員：歐陽鵬根,盛永江,劉小琴,楊水淼,趙陽陽,丁津偉
受保護的技術(shù)使用者：浙江求是半導(dǎo)體設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8