CN110712309B - 一种晶棒的加工方法及晶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶棒的加工方法，包括：检测晶棒的原始晶向获取检测结果；根据所述检测结果确定所述晶棒的预设晶向；在具有所述预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分；沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片。本发明的加工方法因所制备的凸起部分的边缘具备了晶片所需要的形态轮廓，因而在形成晶片后其边缘不用进行切割，因而不会出现因切割而导致的损伤层，切割后的晶片可以直接进行外径研磨工艺，从而缩短工艺流程。

Description

一种晶棒的加工方法及晶片

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种晶棒的加工方法及晶片。

背景技术

单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料中最基础性材料，属半导体材料类。单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。

在单晶硅晶片的加工过程中，请参见图1，其主要加工过程包括：长晶(Growing)、晶棒外径研磨(Ingot Grinding)、截断(Band Saw)、晶棒晶向测试(Ingot X-Ray)、晶向调整(Ingot Orientation adjusting)、粘连工件板(Ingot Mounting)、晶棒线切割(WireSaw)、切片清洗(As Sliced Cleaning)、倒角(Edge Grinding)、双面研磨(Lapping)以及抛光(Polishing)和清洗(Cleaning)等过程。在晶棒的加工过程中，经过截断所得到的晶棒的截面晶向未知，因此无法直接进行切割成片，需要经过晶向测试后调整晶棒的晶向与物理轴心的夹角，确保切割出来的晶片表面的晶向为目标晶向。而经过切割后所形成的晶片，因其边缘损伤问题需要进行倒角研磨，以达到去除晶片边缘的损伤层以及达到目标直径的目的。

但是在此过程中，晶棒的边缘在切割成片时受切割线及砂浆的影响，容易出现损伤层，需要倒角后方可下一步加工，这导致了工序时间长且易于出现二次损伤的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种晶棒的加工方法及晶片。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种晶棒的加工方法，包括：

检测晶棒的原始晶向获取检测结果；

根据所述检测结果确定所述晶棒的预设晶向；

在具有所述预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分；

沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片。

在本发明的一个实施例中，检测晶棒的原始晶向获取检测结果，包括：

检测晶棒的原始晶向；

根据所述晶棒的原始晶向与所述预设晶向之间的角度偏差获取所述检测结果，所述检测结果包括所述角度偏差为预设偏差和所述角度偏差大于预设偏差。

在本发明的一个实施例中，检测晶棒的原始晶向，包括：

利用X射线检测方法检测晶棒的原始晶向。

在本发明的一个实施例中，根据所述检测结果确定所述晶棒的预设晶向，包括：

当所述检测结果为所述角度偏差为预设偏差时，则将所述晶棒的原始晶向设定为所述预设晶向，当所述检测结果为所述角度偏差大于预设偏差时，则将所述晶棒的原始晶向调至所述预设晶向。

在本发明的一个实施例中，所述预设形态包括预设尺寸和预设边缘形貌。

在本发明的一个实施例中，在具有所述预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分，包括：

根据所述晶片的预设尺寸和所述预设边缘形貌对所述晶棒的表面同时进行多道倒角和外径研磨处理，以在所述晶棒表面形成间隔设置且具有所述预设尺寸和所述预设边缘形貌的所述若干凸起部分。

在本发明的一个实施例中，在沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片之前，还包括：

将具有所述若干凸起部分的晶棒进行截断处理。

在本发明的一个实施例中，沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片，包括：

以所述凹槽部分作为切割位置，利用多线切割方法沿所述凹槽部分的深度方向对所述晶棒进行切割处理得到具有所述预设形态的晶片。

在本发明的一个实施例中，在沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干晶片之后，还包括：

对所述晶片进行双面研磨处理。

本发明一个实施例还提供一种晶片，利用上述任一项实施例所述的切割方法制备而成。

本发明的有益效果：

本发明所提供的晶棒的加工方法首先对晶棒的原始晶向进行检测，并根据原始晶向进行了晶向调整，之后在晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分，然后通过沿相邻两个凸起部分之间的凹槽部分的深度方向切割晶棒得到所需形态的晶片。本发明的加工方法因所制备的凸起部分的边缘具备了晶片所需要的形态轮廓，因而在形成晶片后其边缘不用进行切割，因而不会出现因切割而导致的损伤层，切割后的晶片可以直接进行外径研磨工艺，从而缩短工艺流程。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是现有技术提供的一种晶棒的加工方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种晶棒的加工方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种晶棒的加工方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种X射线检测装置示意图；

图5是本发明实施例提供的一种晶棒在进行多道倒角和外径研磨工序之前的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种晶棒在进行多道倒角和外径研磨工序之后的示意图；

图7是本发明实施例提供的一种晶棒切割工序的示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种晶棒切割工序的示意图。

附图标记说明：

X射线发射端子-001；X射线接收端子-002；晶棒-003；物理轴心-004；实际晶向-005；倒角和研磨装置-006；切割线-007；工件板-008；树脂条-009。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种晶棒的加工方法的流程示意图。本实施例提供一种晶棒的加工方法，该晶棒的加工方法包括步骤1～步骤4，其中：

步骤1、检测晶棒的原始晶向获取检测结果；

步骤2、根据检测结果确定晶棒的预设晶向；

步骤3、在具有预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分；

步骤4、沿相邻两个凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割晶棒得到若干具有预设形态的晶片。

具体地，因为晶棒在经线切割后形成多个晶片，而晶片因线切割过程的影响，在其边缘容易出现裂纹等损伤层，如不能及时去除损伤层而是直接进行晶片表面的研磨，将会极易出现晶片破片等问题。因此，目前晶棒在加工过程中一般都需先进行外径研磨以便于可以预留一定的磨削量，用于在切片后去除边缘损伤层。在这种加工方式中，切割导致的损伤未能避免，同时工艺流程较长，晶片的加工成本大，同时无法避免在边缘研磨过程中造成的二次损伤。

为此，本发明实施例在得到需要加工的晶棒后，则是首先检测了晶棒的原始晶向，并根据所检测的原始晶向获取检测结果，该检测结果用于判断所需要加工的晶棒的晶向与物理轴心之间的夹角是否在预设偏差范围内，之后可以根据该检测结果调整晶棒的晶向至预设晶向，该预设晶向即为晶棒最终加工成晶片时所需要的晶向，在确定晶棒的预设晶向后，可以在该晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分，也就是说在该步骤中可以通过同时加工晶棒的外径至所需尺寸和加工晶棒的边缘形貌至所需形貌，则预设形态可以为每个凸起部分所对应的外径、边缘形貌等，因此在该步骤中同时对晶棒的外径和形貌进行了加工，则经过该步骤所加工得到的凸起部分可以对应后续经过切割后所形成的晶片，因此之后便可以直接沿相邻两个凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割晶棒，最终得到具有预设形态的晶片。

综上可知，本发明实施例首先测定了晶棒的晶向，并根据检测结果确保晶棒的晶向为预设晶向，之后在晶棒上形成了间隔设置且具有预设形态的凸起部分，最后切割线由凹槽部分切入，从而避免了与晶棒边缘的接触，不会产生边缘损伤层，同时凹槽部分具有一定的导向效果，可以使切割线快速的进入切割面，从而提升切割效率，而切割后的晶片边缘圆润，无需进行倒角研磨，可以直接进行后续加工工艺，从而减少了工艺流程。

需要说明的是，在步骤4之前，本实施例所提供的晶棒的加工方法还可以包括：将具有若干凸起部分的晶棒进行截断处理。

具体地，在实际生产过程中，经过长晶过程所得到的晶棒长度均较大，因此在进行切割成片处理之前一般均需要经过截断处理，目前，一般是在对晶棒进行外径研磨处理之后在进行截断处理，而上述工序仅进行了粗糙的尺寸加工，后序还需要依据物理轴向进行分段切割成晶片，但是因为所形成的晶片需要保持一个规定的晶体晶向，因而简单的进行截断势必会造成切割成片时因晶向问题而导致的损耗。请参见图3，因此，本实施例在进行截断之前先对晶棒进行了晶向测量，从而避免了因晶向偏移而导致截断后的晶棒出现大量损耗的问题。

实施例二

本实施例将在上述实施例的基础上，对本发明所提供的晶棒的加工方法进行详细的介绍，其中，实施例一所述的步骤1，具体可以包括：

步骤1.1、检测晶棒的原始晶向；

具体地，在得到需要加工的晶棒后，便可以检测晶棒的原始晶向，例如可以利用X射线检测方法检测晶棒的原始晶向。

进一步地，请参见图4，例如可以利用图4所提供的X射线检测装置检测晶棒的晶向偏转角，其中，001为X射线发射端子，002为X射线接收端子，003为被检测的晶棒，004为物理轴心，005为实际晶向，检测时通过X射线进行晶向测量，从而可以确定晶棒的晶向与物理轴心的偏转角，一般而言，晶向与物理轴心会有0～0.5°的偏差，需要对该偏差进行修正。

步骤1.2、根据晶棒的原始晶向与预设晶向之间的角度偏差获取检测结果，检测结果包括角度偏差为预设偏差和角度偏差大于预设偏差。

具体地，在得到晶棒的原始晶向之后，则可以得到晶棒的原始晶向与预设晶向之间的角度偏差，根据该角度偏差便可以获得检测结果，而该检测结果包括角度偏差为预设偏差和角度偏差大于预设偏差，其中预设偏差为在误差范围内的偏差，而角度偏差大于预设偏差时，则说明晶棒的晶向与物理轴心之间的角度超过了误差范围，需要对其进行调整。

在一个具体实施例中，实施例一所述的步骤2，具体可以包括：

当检测结果为角度偏差为预设偏差时，则将晶棒的原始晶向设定为预设晶向，当检测结果为角度偏差大于预设偏差时，则将晶棒的原始晶向调至预设晶向。

也就是说，当所检测的角度偏差为预设偏差时，则说明角度偏差在误差范围内，则不需对晶棒的晶向进行调整，可以直接将晶棒的原始晶向作为预设晶向，从而进行后续的加工工序；而当所检测的角度偏差大于预设偏差时，则说明晶棒的原始晶向与预设晶向之间的角度偏差较大，则需要将晶棒的晶向调整至合适的角度，即将晶棒的原始晶向调整至预设晶向，以使得后续晶棒的切割面与物理晶向保持垂直。

在一个具体实施例中，实施例一所述的步骤2中的预设形态包括预设尺寸和预设边缘形貌，其中预设尺寸为凸起部分的外径，预设边缘形貌为凸起部分边缘处的形貌，则实施例一所述的步骤2具体可以包括：

根据晶片的预设尺寸和预设边缘形貌对晶棒的表面同时进行多道倒角和外径研磨处理，以在晶棒表面形成间隔设置且具有预设尺寸和预设边缘形貌的若干凸起部分。

具体地，在确定了经过切割后所得到晶片的预设尺寸和预设边缘形貌后，便可以在晶棒的晶向调整为预设晶向后，对晶棒进行同时进行多道倒角和外径研磨处理，在进行多道倒角和外径研磨处理之后，便可以在晶棒表面形成间隔设置的凸起部分，每个凸起部分均是同时经过倒角和外径研磨所形成的，因此每个凸起部分具有预设尺寸和预设边缘形貌，由此在将每个凸起部分切割成片后，便可以直接得到满足尺寸和形状要求的晶片。

在一个实施例中，请参见图5和图6，其中图5和图6中的003为晶棒、006为倒角和研磨装置，图5为研磨前的状态，图6为研磨后的状态，该倒角和研磨装置用于在晶棒表面形成间隔设置且具有预设尺寸和预设边缘形貌的若干凸起部分，因此在倒角和研磨装置上设置有可以同时进行倒角和外径研磨的研磨轮，其是通过在研磨轮上间隔设置若干凸起结构，利用这些凸起结构便可以对晶棒进行同时进行多道倒角和外径研磨处理，根据晶棒的预设尺寸和预设边缘形貌可以对该倒角和研磨装置进行调整。在经过晶向调整后，在同时经过倒角和外径研磨处理后，经过研磨的晶棒已具备晶片的边缘形貌，且研磨后的晶棒晶向与实际所需求的晶向可以保持一致。经过倒角和外径研磨后的晶棒表面应具备如图7所示的形貌，其中凸起部分则为晶片所需要的边缘，凹槽部分则为后续多线切割工序的切入方向，依据晶片厚度计算公式(1)：

Tickness＝wire pitch-wire diameter-Sic size*3 (1)

例如按照目前300mm硅片一般工艺要求，切割后的晶片厚度(Tickness)为900μm，wire diameter(切割线直径)140μm，SiC型号#1500(D50 8.4μm)，则晶棒经倒角和外径研磨处理后相邻两个凹槽部分的间距为1065μm，每个凹槽部分的宽度165μm。

应指出的是，通过图5和图6所示的倒角和研磨装置在晶棒上形成间隔设置的若干凸起部分的实施方式仅是示例性地，并不作为本发明对于倒角和研磨装置的形式的具体限制。

在一个具体实施例中，在晶棒表面形成间隔设置且具有预设尺寸和预设边缘形貌的若干凸起部分之后，还可以对晶棒进行截断处理，从而可以避免因晶向偏移而导致截断后的晶棒出现大量损耗的问题。

在一个具体实施例中，实施例一所述的步骤4，具体可以包括：

以凹槽部分作为切割位置，利用多线切割方法沿凹槽部分的深度方向对晶棒进行切割处理得到具有预设形态的晶片。

具体地，请参见图8，其中，007为切割线，008为工件板，009为树脂条，在进行切割之前，首先将需要切割的晶棒粘接至工件板上，然后切割线以凹槽部分作为切割位置，利用多线切割方法沿凹槽部分的深度方向对晶棒进行切割处理，从而便可以直接得到具有预设尺寸和预设边缘形貌的晶片，本实施例因为以凹槽部分作为切割位置，避免了切割线与凸起部分的边缘的接触，从而不会产生边缘损伤层，同时因为凹槽部分具有一定的导向效果，从而以凹槽部分作为切割位置还可以使切割线快速的进入切割面，提升切割效率，切割后所得到的晶片边缘因以具备其所需要的形貌，而无需再进行倒角研磨处理，不会对晶片形貌造成二次损伤，之后还可以直接进行表面研磨工艺，从而节省了工艺步骤。

在一个具体实施例中，在对晶棒进行切割后便可以进行双面研磨处理，从而保证每个晶片的厚度满足需求。

在本发明实施例中，在调整晶棒的原始晶向为预设晶向后，通过在对晶棒的表面同时进行多道倒角和外径研磨处理，以在晶棒表面形成间隔设置且具有预设尺寸和预设边缘形貌的若干凸起部分，并以凹陷部分作为切割位置进行线切割，最终得到具有预设尺寸和预设边缘形貌的晶片，这种方式可以保证晶棒的晶向满足实际晶向需求，同时可以避免切割线直接与晶片的边缘进行接触，避免了边缘损伤，并且通过对晶棒的表面同时进行多道倒角和外径研磨处理，可以减少后续再次进行倒角处理的工艺步骤，不仅避免了因进行倒角处理所带来的二次损伤，还可以节省工艺步骤，提高晶棒的加工效率。

实施例三

本实施例将在上述实施例的基础上，还提供一种晶片，该晶片由上述实施例所提供的晶棒加工方法加工而成，该加工方法具体可以包括：

步骤1、检测晶棒的原始晶向获取检测结果；

步骤2、根据检测结果确定晶棒的预设晶向；

步骤3、在具有预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分；

步骤4、沿相邻两个凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割晶棒得到若干具有预设形态的晶片。

本发明实施例提供的晶棒加工方法，其实现原理和技术效果与上述实施例的加工方法类似，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种晶棒的加工方法，其特征在于，包括：

检测晶棒的原始晶向获取检测结果，所述检测结果包括角度偏差为预设偏差和所述角度偏差大于预设偏差；

检测晶棒的原始晶向获取检测结果，包括：

检测晶棒的原始晶向；

根据所述晶棒的原始晶向与预设晶向之间的角度偏差获取所述检测结果；

根据所述检测结果确定所述晶棒的预设晶向，其中，所述预设晶向为所述晶棒最终加工成晶片时所需要的晶向；

根据所述检测结果确定所述晶棒的预设晶向，包括：

当所述检测结果为所述角度偏差为预设偏差时，则将所述晶棒的原始晶向设定为所述预设晶向，当所述检测结果为所述角度偏差大于预设偏差时，则将所述晶棒的原始晶向调至所述预设晶向；

在具有所述预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分，所述预设形态包括预设尺寸和预设边缘形貌，所述预设尺寸为所述凸起部分的外径，所述预设边缘形貌为所述凸起部分边缘处的形貌；

在具有所述预设晶向的晶棒表面形成间隔设置且具有预设形态的若干凸起部分，包括：

根据所述晶片的预设尺寸和预设边缘形貌对所述晶棒的表面同时进行多道倒角和外径研磨处理，以在所述晶棒表面形成间隔设置且具有所述预设尺寸和所述预设边缘形貌的所述若干凸起部分；

沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片。

2.根据权利要求1所述的晶棒的加工方法，其特征在于，检测晶棒的原始晶向，包括：

利用X射线检测方法检测晶棒的原始晶向。

3.根据权利要求1所述的晶棒的加工方法，其特征在于，在沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片之前，还包括：

将具有所述若干凸起部分的晶棒进行截断处理。

4.根据权利要求1所述的晶棒的加工方法，其特征在于，沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干具有所述预设形态的晶片，包括：

以所述凹槽部分作为切割位置，利用多线切割方法沿所述凹槽部分的深度方向对所述晶棒进行切割处理得到具有所述预设形态的晶片。

5.根据权利要求1所述的晶棒的加工方法，其特征在于，在沿相邻两个所述凸起部分之间凹槽部分的深度方向切割所述晶棒得到若干晶片之后，还包括：

对所述晶片进行双面研磨处理。

6.一种晶片，其特征在于，利用权利要求1至5任一项所述的晶棒的加工方法制备而成。

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