CN105382947B - 一种硅片的二次切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅片的二次切割方法，步骤为：(1)定位槽切割：首先在硅单晶上切割二次切割用刀口定位槽，然后对硅单晶进行一次切割；(2)硅片固定：将一次切割后的硅片经过扩散并分选后得到待二次切割硅片，将待二次切割硅片并排等间距或紧密固定在硅片分切固定件中，形成一个整体工件并用水胶固定；(3)定位切割：将整体工件直接或通过树脂条固定在多线切割机上，并将切割钢线逐一对准固定在硅片分切固定件中的硅片的定位槽进行找正定位，定位准确后沿该定位槽将硅片一分为二。本发明的方法在很大程度上提高了原材料的利用率，并大大降低了器件生产成本，将本发明用于带重掺杂扩散层的硅抛光片生产，约可降低50％的单片电耗。
Description
技术领域
本发明属于直拉硅单晶切割技术领域，尤其是涉及一种用多线切割机将已切割多个硅片再次进行二次切割的方法。
背景技术
当今市场，超大规模集成电路大多数用直拉硅片作为衬底材料，硅片的大直径化与高表面平整度是其发展的主要方向，多线切割技术在提高硅片平整度以及表面几何参数方面与其它设备(内圆切片机等)相比具有较大优势。以往在多线切割中通过多线切割机一次性将硅单晶棒切割成一定厚度的硅片，从而实现硅片的批量切割。而在实际应用中，需要将大量硅片再次切割一分为二，以适应硅片的特殊用途，这在目前的多线切割技术中很难实现。
在某些器件的制造过程中，使用带重掺杂扩散层的硅抛光片代替硅外延片以降低成产成本，其制造过程如图1所示，在扩散炉中，N型(磷)轻度掺杂(用N-表示)的硅研磨片的两面都暴露在磷的扩散气氛中，经过长时间高温磷扩散，硅研磨片的两面都会形成对称的N型(磷)重度掺杂区域(用N+表示)。目前普遍采用的制备流程中(如图1所示)扩散后的硅研磨片经过单面的研磨减薄和抛光加工，去掉一面重度掺杂区域，形成一片具有N-/N+结构的硅抛光片，但这种方式不仅浪费原材料，而且生产效率相对较低，不利于大批量生产。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种硅片的二次切割方法，以解决现有技术存在的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种硅片的二次切割方法，所述切割方法采用常规的多线切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)定位槽切割：在一次切割过程前，首先在硅单晶上切割二次切割用刀口定位槽，其目的用于二次切割找正，然后对硅单晶进行一次切割；
(2)硅片固定：将一次切割后的硅片经过扩散并分选后得到待二次切割硅片，将待二次切割硅片并排等间距或紧密固定在硅片分切固定件中，并保持所述定位槽在同一水平线上，形成一个整体工件并用水胶固定；
(3)定位切割：将步骤(2)中粘结好的整体工件通过树脂条固定在多线切割机上或直接固定在多线切割机上，将切割钢线逐一对准固定在硅片分切固定件中的硅片的定位槽进行找正定位，定位准确后沿该定位槽进行切割将硅片一分为二。
进一步的，所述步骤(3)中的待二次切割硅片并排等间距固定在硅片分切固定件中，采用的找正定位方式为将该硅片分切固定件中的硅片间隙对准切割钢线的线网间隙和硅片定位槽中分线对准切割钢线的双找正定位方式。
进一步的，所述步骤(3)中待二次切割硅片并排紧密叠放在硅片分切固定件中粘结固定，采用的找正定位方式为水平与垂直方向的四向定位测量方式。
进一步的，所述定位槽深度为1-2mm。
更进一步的，所述的硅片的二次切割方法用于硅片扩散后的二次切割工艺，将扩散处理后的硅片进行二次切割后再进行扩散减薄。
相对于现有技术，本发明所述的硅片的二次切割方法具有以下优势：
本发明中的方法将多个硅片预先设置定位槽，并将一次切割后的硅片沿定位槽刀口紧密或等间距叠放，并借助分切固定件与树脂条粘接，然后固定在多线切割机上，用多线切割机完成硅片的二次切割，切割成两倍数量更薄的硅片，此技术可以改变多线切割机只能切割单晶硅棒而不能切割硅片的状况。在生产带重掺杂扩散层的硅抛光片过程中，使用该发明的方法，可将多个扩散后的硅片一分为二，再对得到的两倍数量的硅片的切割面进行研磨减薄抛光加工，得到两倍数量的具有N-/N+结构的硅抛光片。这样在很大程度上提高了原材料的利用率，并大大降低了器件生产成本，将该发明所述方法用于带重掺杂扩散层的硅抛光片生产，能够将厚的小于1-2mm的硅片进行二次切割，约可降低50％的单片电耗。
本发明还提出一种适用于硅片的二次切割方法中的硅片分切固定件，以实现硅片的二次切割。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种硅片分切固定件，所述硅片分切固定件为硅片分切模具，且待二次切割硅片并排等间距固定在所述硅片分切模具中，其中所述硅片分切模具是由两块平行侧板与两块平行连接板围成的上下开放的长方体结构，所述侧板的内侧均匀分布有若干凹槽，且两块平行侧板上的凹槽一一对应，所述凹槽的开口宽度与待二次切割硅片厚度一致，用于固定所述待二次切割硅片。
进一步的，所述分切模具的横截面为“H”形结构；所述模具的高度h＝硅片直径+(2-3)mm；所述模具内凹槽间隙宽度L＝硅片厚度+(1-2)mm。。
更进一步的，所述侧板与所述连接板均为绝缘板。
作为另一个优选方案，所述硅片分切固定件，包括一直角台和一重力压块，且待二次切割硅片紧密叠放在所述直角台上，所述重力压块位于所述直角台尾端，用于压紧硅片。
进一步的，所述直角台在固定硅片时倾斜放置。
相对于现有技术，本发明所述的硅片分切固定件具有以下优势：
倾斜设置的直角台和重力压块配合可以更好的定位分切硅片切割前精度，保证硅片粘接90°的同时，保证硅片间缝隙以及厚度散差最小；硅片分切模具采用硅片间分离固定方式，此方式可避免硅片合并产生的累计误差，同时本实用新型的分切模具上端具有导向延伸设计可提升多线切割机入刀精度；下端的树脂条空隙结构可更好地保证粘接精度，使得切割后硅片TTV与厚度散差与一次切割硅片相差无几。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中重掺杂扩散层的硅抛光片的制备流程；
图2为本发明重掺杂扩散层的硅抛光片的制备流程；
图3为本发明的二次切割方法中的硅片分切模具的结构示意图；
图4应用一种硅片分切固定件-硅片分切模具对硅片进行固定切割的结构示意图；
图5应用另一种硅片分切固定件对硅片进行二次切割固定的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种硅片的二次切割方法，所述切割方法采用常规的多线切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)定位槽切割：在一次切割过程前，首先在硅单晶上切割二次切割用刀口定位槽，其目的用于二次切割找正，然后对硅单晶进行一次切割；
(2)硅片固定：将一次切割后的硅片经过扩散并分选后得到待二次切割硅片，将待二次切割硅片并排等间距或紧密固定在硅片分切固定件中，并保持所述定位槽在同一水平线上，形成一个整体工件并用水胶固定；
(3)定位切割：将步骤(2)中粘结好的整体工件通过树脂条固定在多线切割机上或直接固定在多线切割机上，将切割钢线逐一对准固定在硅片分切固定件中的硅片的定位槽进行找正定位，定位准确后沿该定位槽进行切割将硅片一分为二。
其中，所述步骤(3)中的待二次切割硅片并排等间距固定在硅片分切固定件中，采用的找正定位方式为将该硅片分切固定件中的硅片间隙对准切割钢线的线网间隙和硅片定位槽中分线对准切割钢线的双找正定位方式；若所述步骤(3)中待二次切割硅片并排紧密叠放在硅片分切固定件中粘结固定，采用的找正定位方式则为水平与垂直方向的四向定位测量方式；上述步骤中，无论采取哪种硅片固定方式或找正方式，所述定位槽深度均为1-2mm。
上述硅片的二次切割方法用于硅片扩散后的二次切割工艺，将扩散处理后的硅片进行二次切割后再进行扩散减薄。
本发明中的方法将多个硅片预先设置定位槽，并将一次切割后的硅片沿定位槽刀口紧密叠放，并借助分切固定件与树脂条粘接，然后固定在多线切割机上或直接固定在多线切割机上，用多线切割机完成硅片的二次切割，切割成两倍数量更薄的硅片，此技术可以改变多线切割机只能切割单晶硅棒而不能切割硅片的状况。在生产带重掺杂扩散层的硅抛光片过程中，使用该发明的方法，可将多个扩散后的硅片一分为二，再对得到的两倍数量的硅片的切割面进行研磨减薄抛光加工，得到两倍数量的具有N-/N+结构的硅抛光片。这样在很大程度上提高了原材料的利用率，并大大降低了器件生产成本，将该发明所述方法用于带重掺杂扩散层的硅抛光片生产，能够将厚的小于1-2mm的硅片进行二次切割，约可降低50％的单片电耗。
如图3～5所示，本发明中所采用的硅片二次切割用的分切固定件均为自行研发设计工件，目的是辅助本发明中的方法实施对硅片的二次切割，但本发明中所涉及的硅片的二次切割方法并不限于本发明中所提及到的固定工件，其他可以起到相同或相似固定作用或固定效果的固定工具或工装均可以适用于本发明中的方法，同时本发明在硅片定位过程中也会用到一些测量工具或工装，均为常用的硅片定位用测量工具。
如图3所示，为采用本发明的方法对硅片进行二次切割的过程中所采用的分切固定件-硅片分切模具，其是由两块平行侧板21与两块平行连接板22围成的上下开放的长方体结构，所述侧板21的内侧均匀分布有若干凹槽1，且两块平行侧板上的凹槽1一一对应，所述凹槽1的开口宽度与待二次切割硅片厚度一致，用于固定所述待切割硅片。
所述分切模具2的顶端具备硅片导向延伸作用，具体地，所述连接板22的横截面为“H”形结构，该结构可以保证模具2的上端对于切割钢线可以起到导向延伸的作用，可提升多线切割机入刀精度。
同时，为了更好的固定待二次切割硅片3，所述模具2的高度h＝硅片直径+(2-3)mm；所述模具2内凹槽间隙宽度L＝硅片厚度+(1-2)mm。为了防止切割过程中对于硅片性能的破坏，所述侧板与所述连接板均为绝缘板。
采用上述硅片分切模具作为分切固定件，对硅片进行二次切割方法的操作步骤为：1)定位槽切割：在一次切割过程前，首先在硅单晶上切割二次切割用刀口定位槽，定位槽深度为1-2mm，其目的用于二次切割找正，然后对硅单晶进行一次切割；
2)硅片固定：将一次切割后的硅片经过扩散减薄分选后得到待二次切割硅片，将待二次切割硅片并排等间距固定在硅片分切模具中，并保持所述定位槽在同一水平线上，形成一个整体工件并用水胶固定；
3)定位切割：将步骤2)中粘结好的整体工件粘合在树脂条上，并将所述树脂条固定在多线切割机上，采用将该模具的硅片间隙对准切割钢线的线网间隙和硅片定位槽中分线对准切割钢线的双找正定位方式，定位准确后沿该定位槽进行切割将硅片一分为二。
如图5所示，为采用本发明的方法对硅片进行二次切割的过程中所采用的另一种分切固定件，包括一直角台5和一重力压块6，且待二次切割硅片3紧密叠放在所述直角台5上(所述直角台在固定硅片时倾斜放置)，所述重力压块6位于所述倾斜直角台5尾端，用于压紧待二次切割硅片3。
采用上述装置作为分切固定件的二次切割方法的操作步骤为：
1)定位槽切割：在一次切割过程前，首先在硅单晶上切割二次切割用刀口定位槽，定位槽深度为1-2mm，其目的用于二次切割找正，然后对硅单晶进行一次切割；
2)硅片固定：将一次切割后的硅片经过扩散减薄分选后得到待二次切割硅片，将待二次切割硅片沿定位槽方向紧密叠放在一起，并保持所述定位槽在同一水平线上，形成一个整体工件并用水胶固定，并将整体放置于倾斜放置的90°直角台上，在台面尾端利用重力压块压紧，然后粘结在一起，以保证硅片间缝隙以及厚度散差最小；
3)定位切割：将粘好的整体工件直接固定在多线切割机上，结合四定位测量(即水平与垂直方向的四向定位测量方式)与一次切割定位槽找正切割位置，沿定位槽方向将硅片进行二次切割。
实施例
原料：Φ125mm重掺杂单晶硅棒。
切割参数如下：
按照上述切割参数对原料硅晶棒分别按照图1所示的常规流程和图2所示的分切流程处理硅片获得最终抛光片的工艺流程及相关参数对比如下表：
通过图1与图2对比，并结合实施例中的扩散抛光片的出片率测算的表格数据可以得出，重掺杂扩散层的硅抛光片按后者流程出片数提高了约40％，结合加工过程中的原料及工艺成本计算可得，采用本方法处理后的抛光片相对于常规工艺的成本可降低20％左右，因此，此发明技术可降低再利用扩散层的硅抛光片的加工成本，增加硅抛光片的产能。
上述实施例中选用Φ125mm重掺杂单晶硅棒，需要说明的是实际操作中，对于Φ76mm-150mm尺寸硅片采用本发明中的硅片切割方法均可以将所述硅片一分为二，以达到降低再利用扩散层的硅抛光片的加工成本，增加硅抛光片的产能的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硅片的二次切割方法，所述切割方法采用常规的多线切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)定位槽切割：在一次切割过程前，首先在硅单晶上切割二次切割用刀口定位槽，其目的用于二次切割找正，然后对硅单晶进行一次切割；
(2)硅片固定：将一次切割后的硅片经过扩散并分选后得到待二次切割硅片，将待二次切割硅片并排等间距或紧密固定在硅片分切固定件中，并保持所述定位槽在同一水平线上，形成一个整体工件并用水胶固定；
(3)定位切割：将步骤(2)中粘结好的整体工件通过树脂条固定在多线切割机上或直接固定在多线切割机上，将切割钢线逐一对准固定在硅片分切固定件中的硅片的定位槽进行找正定位，定位准确后沿该定位槽进行切割将硅片一分为二。
2.根据权利要求1所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述步骤(2)中的待二次切割硅片并排等间距固定在硅片分切固定件中，采用的找正定位方式为将该硅片分切固定件中的硅片间隙对准切割钢线的线网间隙和硅片定位槽中分线对准切割钢线的双找正定位方式。
3.根据权利要求1所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述步骤(2)中待二次切割硅片并排紧密叠放在硅片分切固定件中粘结固定，采用的找正定位方式为水平与垂直方向的四向定位测量方式。
4.根据权利要求1所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述定位槽深度为1-2mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述的硅片的二次切割方法用于硅片扩散后的二次切割工艺，将扩散处理后的硅片进行二次切割后再进行扩散减薄。
6.根据权利要求1所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述硅片分切固定件为硅片分切模具，且待二次切割硅片并排等间距固定在所述硅片分切模具中，其中所述硅片分切模具是由两块平行侧板与两块平行连接板围成的上下开放的长方体结构，所述侧板的内侧均匀分布有若干凹槽，且两块平行侧板上的凹槽一一对应，所述凹槽的开口宽度与待二次切割硅片厚度一致，用于固定所述待二次切割硅片。
7.根据权利要求6所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述分切模具的横截面为“H”形结构；所述模具的高度h＝硅片直径+(2-3)mm；所述模具内凹槽间隙宽度L＝硅片厚度+(1-2)mm。
8.根据权利要求6所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述硅片分切模具为绝缘板材料组成。
9.根据权利要求1所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述硅片分切固定件包括一直角台和一重力压块，且待二次切割硅片紧密叠放在所述直角台上，所述重力压块位于所述直角台尾端，用于压紧硅片。
10.根据权利要求9所述的硅片的二次切割方法，其特征在于：所述直角台在固定硅片时倾斜放置。
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| CN102941628A (zh) * | 2012-07-31 | 2013-02-27 | 南通皋鑫电子股份有限公司 | 二极管硅叠切割工艺及其专用工装 |
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2015
- 2015-10-19 CN CN201510679054.XA patent/CN105382947B/zh active Active
Patent Citations (5)
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