TW201503249A - 晶圓棒的裁切方法、晶磚及晶圓片 - Google Patents

Abstract

一種晶圓棒的裁切方法、晶磚及晶圓片，該裁切方法包含：提供一具有一圓形的橫剖面的晶圓棒。於該晶圓棒上裁切出一方形晶磚以及四個邊料晶磚。該方形晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的邊長為mL×mL，其中m為大於或等於2的整數。將該方形晶磚裁切出m×m個方形的第一晶磚，每一第一晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的邊長為L×L。將該四個邊料晶磚分別裁切出一個方形的第二晶磚，每一第二晶磚的一個垂直於該橫剖面的表面的邊長為L×L。藉由上述創新的裁切方法可提升晶圓棒的利用率，降低每一晶圓片的生產成本。

Description

晶圓棒的裁切方法、晶磚及晶圓片

本發明是有關於一種晶圓棒的裁切方法、晶磚及晶圓片，特別是指一種矽晶圓棒的裁切方法，以及利用該裁切方法所裁切出的矽晶磚與矽晶圓片。

參閱圖1，已知半導體產業所使用的單晶矽晶片，主要是將經由拉晶製程形成的一單晶棒1切割(圖中示意出切割線10)出一預定大小的晶塊(Brick)11，再將該晶塊11切割出數個薄片狀的矽晶片111。而目前市場上的單晶棒1主流規格為直徑8吋(inch)的單晶棒1，並且切割形成邊長約為6吋×6吋的矽晶片111。已知的切割方法所形成的該晶塊11的上下左右四個角為弧角，使得切割出的矽晶片111呈現四角為弧形的類四邊形，而並非四角皆為直角的四邊形。

而該單晶棒1切割出預定大小的晶塊11後，該單晶棒1的其餘部位則成為剩餘的邊料，無法再切成晶塊11與矽晶片111來使用，因此已知的裁切方式造成該單晶棒1的邊料利用率不佳，每片矽晶片111的製作成本較高，該裁切方式有待改良。

因此，本發明之目的，即在提供一種切割方式創新、可降低生產成本的晶圓棒的裁切方法，以及由該裁切方法裁切出的晶磚及晶圓片。

於是，本發明晶圓棒的裁切方法，包含：提供一晶圓棒，該晶圓棒具有一個圓形的橫剖面。於該晶圓棒的該橫剖面上沿平行該晶圓棒的一軸向方向，裁切出一方形晶磚以及四個分別位於該方形晶磚四周的邊料晶磚，其中該方形晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的對角線長度與該晶圓棒的直徑相同，且該表面的邊長為mL×mL，其中m為大於或等於2的整數，L為長度。將該方形晶磚裁切出m×m個方形的第一晶磚，每一第一晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的邊長為L×L。將該四個邊料晶磚分別裁切出一個方形的第二晶磚，每一第二晶磚的一個垂直於該橫剖面的表面的邊長為L×L。

本發明的另一種晶圓棒的裁切方法，與上述第一種方法的差異主要為，本方法是將該方形晶磚裁切出m個方形的第一晶磚，每一第一晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的邊長為L×mL。

本發明晶磚，包含：一方形的晶磚體，該晶磚體的材料包含氧，該晶磚體的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。

本發明晶圓片，包含：一方形的基板，具有四 個彼此相對的角落，以及一個由通過該四個角落的兩條對角線所相交的中央位置。該基板的材料包含氧，該基板的四個角落中的氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。

本發明之功效：藉由上述創新的裁切方法，先將該晶圓棒切出該方形晶磚與該四個邊料晶磚，再分別裁切出預定大小的數個第一晶磚與數個第二晶磚，後續再裁切出晶圓片。由於邊料晶磚的使用可以提升晶圓棒的利用率，可降低每一晶圓片的生產成本，而且可以裁切出四角皆為直角的晶圓片，如此更可使單晶之晶圓片於組配成太陽能模組後，增加整體受光面積。

2、2’‧‧‧晶圓棒

20‧‧‧晶圓片

201‧‧‧基板

202‧‧‧角落

203‧‧‧中央位置

21‧‧‧方形晶磚

210‧‧‧晶磚體

211‧‧‧第一晶磚

212、213‧‧‧表面

214、215、216、217‧‧‧角落

218‧‧‧邊

22‧‧‧邊料晶磚

220‧‧‧晶磚體

221‧‧‧第二晶磚

222、223‧‧‧表面

224、225、226、227‧‧‧角落

23‧‧‧橫剖面

3‧‧‧軸向方向

41‧‧‧第一方向

42‧‧‧第二方向

5‧‧‧坩鍋

51‧‧‧矽熔湯

A‧‧‧對角線長度

B‧‧‧箭頭

X、Y‧‧‧長度

R‧‧‧直徑

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一裁切流程示意圖，顯示一種以往裁切一單晶棒以得到數個矽晶片的方法；圖2是本發明晶圓棒的裁切方法之一第一較佳實施例的流程示意圖；圖3為製作一晶圓棒的裝置示意圖；圖4是以圖3裝置所製作出的該晶圓棒的立體示意圖；圖5是本發明將一第一晶磚裁切出數個晶圓片的示意圖；圖6是本發明將一第二晶磚裁切出數個晶圓片的示意 圖；圖7是本發明將另外一第二晶磚裁切出數個晶圓片的示意圖；圖8是本發明將一方形晶磚裁切出3×3個方形的第一晶磚的示意圖；及圖9是本發明晶圓棒的裁切方法之一第二較佳實施例的部分步驟的流程示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明晶圓棒的裁切方法之第一較佳實施例，包含以下步驟。

步驟一：提供一晶圓棒2，該晶圓棒2為一個圓柱體，並具有一個圓形的橫剖面23，該橫剖面23所在的平面垂直於該晶圓棒2的一軸向方向3。具體而言，該晶圓棒2可以為一矽晶圓棒，並且可以使用直徑為5吋(inch)、8吋、9吋、18吋、27吋、36吋…等尺寸的晶圓棒2，該晶圓棒2沿該軸向方向3的軸向長度為X，X為大於零的自然數，本實施例的X=156mm。

步驟二：於該晶圓棒2的該橫剖面23上沿平行該軸向方向3裁切出一方形晶磚21以及四個分別位於該方形晶磚21四周的邊料晶磚22。其中，該方形晶磚21為四方體，該方形晶磚21的幾何中心點與該晶圓棒2的幾何中心點都位於該軸向方向3上。該方形晶磚21的四個上下左 右設置且沿該軸向方向3延伸的邊218皆對應地位於該晶圓棒2的圓周上。該方形晶磚21的平行於該晶圓棒2的該橫剖面23的一表面212的對角線長度A，與該晶圓棒2的直徑R相同。該方形晶磚21的平行於該橫剖面23的該表面212的邊長為mL×mL，其中m為大於或等於2的整數，L為長度並且為大於零的自然數。在本實施例中，m=2，L=156mm(約等於6吋)，且L等於該晶圓棒2的軸向長度X。但實際上L與X也可以不相等，一般而言，於實際製作時，X通常為L的數倍。總結來說，本發明的晶圓棒2的軸向長度X可以大於或等於nL，其中n為正整數。

具體來說，步驟二是先取一切割用的方形線網，該方形線網由同一條切割鋼線纏繞而成，該方形線網圈界出的面積大小約對應該方形晶磚21的表面212的大小。接著利用該方形線網直接沿該軸向方向3對該晶圓棒2進行切割，從而可將該晶圓棒2切出該方形晶磚21與該四個邊料晶磚22。

步驟三：將該方形晶磚21裁切出m×m個方形的第一晶磚211，每一第一晶磚211的一個平行於該橫剖面23的一表面213的邊長為L×L。在本實施例中，可以裁切出2×2=4個方形的第一晶磚211。每一第一晶磚211沿該軸向方向3的長度與該晶圓棒2沿該軸向方向3的長度相同為X，也等於L。本步驟的具體裁切方式如下：首先定義平行該晶圓棒2的橫剖面23且互相垂直的一第一方向41與一第二方向42，且該第一方向41與該第二方向42也分 別垂直該軸向方向3。取一切割用的十字形線網，該十字形線網由同一條切割鋼線纏繞交叉而成，該十字形線網的兩線段分別沿該第一方向41與該第二方向42延伸並互相交叉。將該十字形線網沿該軸向方向3對該方形晶磚21切割後，如此就可以將該方形晶磚21均勻地裁切出四等分以得到該四個第一晶磚211。

步驟三的裁切方式僅是舉例說明，不限於此。例如也可以使用其他的裁切工具，先使該裁切工具的延伸方向平行該第一方向41且沿該軸向方向3而切下第一刀，接著再使該裁切工具的延伸方向平行該第二方向42且沿該軸向方向3切下第二刀，如此也可以得到該四個第一晶磚211。

需要說明的是，本實施例使用18吋的晶圓棒2，m=2，因此切出2×2=4個方形的第一晶磚211；參閱圖8，當使用27吋晶圓棒時，可切出3×3=9個方形的第一晶磚211；當使用36吋晶圓棒時，可切出4×4=16個方形的第一晶磚211。要切出3×3或是4×4或更多的第一晶磚211時，切割用的線網必須有相對應的設計，該切割線網上有密佈交叉的切割線段，該切割線網是由同一條切割鋼線纏繞成的。

步驟四：將該四個邊料晶磚22分別裁切出一個方形的第二晶磚221，每一第二晶磚221的一個垂直於該晶圓棒2的橫剖面23的表面222的邊長為L×L，每一第二晶磚221的一個平行於該橫剖面23的表面223的邊長為L ×Y，本實施例的Y為一小於L的長度。如此就完成該晶圓棒2的裁切。

補充說明，本實施例的每一第一晶磚211的材料包含氧，每一第一晶磚211的其中一表面(具體來說即為平行於該橫剖面23的該表面213)的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於2.5ppma。本實施例的每一第二晶磚221的材料包含氧，每一第二晶磚221的其中一表面(具體來說為垂直於該橫剖面23的該表面222)的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。第一晶磚211與第二晶磚221的上述氧濃度差異，與晶圓棒2的製作過程有關。

參閱圖3、4，製作一晶圓棒2’時，主要是於一坩鍋5容裝矽熔湯51，並經由拉晶製成得到該晶圓棒2’。其中該坩鍋5持續加熱以使矽熔湯51保持熔融態，而該坩鍋5材料主要為SiO₂，在高溫下會產生氧，並且在拉晶過程中，氧會如圖3的箭頭B所示向上進入被逐漸往上拉起的晶圓棒2’中，由於晶圓棒2’為向上拉晶形成，因此其頂部呈尖頭狀，當該晶圓棒2’製作完成後再將該尖頭狀的頂部裁掉。而該晶圓棒2’以上下方向來看，愈接近該晶圓棒2’的頂部，氧濃度愈高(圖中標示O_H示意)，愈下方則氧濃度愈低(圖中標示O_L示意)；以徑向方向來看，愈接近晶圓棒2’的中心，氧濃度愈高，愈接近該晶圓棒2’的圓周，氧濃度愈低。

參閱圖2，因此本案的每一第一晶磚211在該 表面213上的四個角落中，以其中一個相當於位於該晶圓棒2的中心部位的角落214的氧濃度最高，另外三個角落215、216、217的氧濃度較低，一般來說，第一晶磚211的最高與最低的兩個角落的氧濃度差異可達2.5ppma以上。每一第二晶磚221在該表面222的四個角落中，以愈靠近原本為該晶圓棒2的頂部的兩個角落224、225的氧濃度較高，另外兩個較遠離該晶圓棒2的頂部的角落226、227的氧濃度較低，一般來說，第二晶磚221的最高與最低的兩個角落的氧濃度差異可達1.5ppma以上。

綜合以上說明可知，本發明可提供一種晶磚，該晶磚包含一方形的晶磚體210、220，該晶磚體210、220的材料包含氧，該晶磚體210、220的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。

參閱圖5、6、7，本發明在裁切得到該數個第一晶磚211與該數個第二晶磚221，可再利用適當的切割線網裁切第一晶磚211與第二晶磚221來得到數個晶圓片。第一晶磚211的裁切方向(圖5)主要是沿垂直該軸向方向3之方向而切出數個呈薄片狀的晶圓片20。而裁切其中兩個第二晶磚221時(圖6)，則沿平行於該軸向方向3之方向而切出數個呈薄片狀的晶圓片20。裁切另外兩個第二晶磚221時(圖7)，則沿平行於該軸向方向3之方向而切出數個呈薄片狀的晶圓片20。無論是由第一晶磚211或第二晶磚221裁切出的晶圓片20皆為四角為直角的方形，且邊長為 L×L。上述裁切方式與各晶磚的設置方向及裁切方向僅為舉例，實施時不限於此。

由於本實施例的晶圓片20是由上述第一晶磚211與第二晶磚221裁切得到，因此晶圓片20的氧濃度分布也會有類似於第一晶磚211或第二晶磚221的分布。本實施例的每一晶圓片20包含一方形的基板201，該基板201具有四個彼此相對的角落202，以及一個由通過該四個角落202的兩條對角線所相交的中央位置203。該基板201的材料包含氧，該基板201的該四個角落202中的氧濃度最高與最低的兩個角落202的氧濃度差值大於1.5ppma。

具體來說，由第二晶磚221切出的每一晶圓片20的一方形的基板的四個角落中的氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma；由第一晶磚211切出的每一晶圓片20的一方形的基板的四個角落中的氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於2.5ppma。而且如圖5所示，該基板201的氧濃度最高的該角落202比該中央位置203處的氧濃度高。補充說明，圖5的該第一晶磚211是以圖2的該四個第一晶磚211中位於左上角的該第一晶磚211為例，而圖2的其他三個第一晶磚211所裁切出的晶圓片，其角落與中央處的氧濃度差異也會有類似於圖5的晶圓片20的氧濃度差異。

參閱圖2、5，綜上所述，藉由本發明的創新裁切方法，先將該晶圓棒2切出該方形晶磚21與該四個邊料晶磚22，再切出預定大小的第一晶磚211與第二晶磚 221，後續再裁切出該數個晶圓片20。由於邊料晶磚22的使用可以提升晶圓棒2整體的利用率，以18吋晶圓棒為例，該晶圓棒的正面上的有效裁切面積可達80.8%左右，可降低每一晶圓片20的生產成本。而且若需要裁切出主流規格且四角皆為直角的晶圓片20也相當方便，本發明對於產業利用有非常大的幫助。其中，由於傳統的單晶晶圓片的四角為弧形，因此於組裝成太陽能電池模組後，模組中的電池之間會因晶圓片的弧角而產生很多地方為空缺的區域，這些空缺區域無法吸收光線；而本發明可以裁切出四角皆為直角的晶圓片，如此可使單晶的晶圓片於組配成電池模組後，增加模組整體受光面積。因此，以本發明的晶圓片組配成的模組，與同樣大小的傳統模組相比較，可以提升光吸收率與利用率。

參閱圖9，本發明晶圓棒的裁切方法之第二較佳實施例，與該第一較佳實施例大致相同，以下主要說明不同的地方。

本實施例的步驟三中，是將該邊長為mL×mL的方形晶磚21裁切出m個方形的第一晶磚211，每一第一晶磚211的一個平行於該晶圓棒的橫剖面的表面213的邊長為L×mL。需要說明的是，本實施例使用直徑為18吋的晶圓棒，且m=2，因此切出2個方形的第一晶磚211，從表面213來看可稱為長方形體；當使用27吋晶圓棒2時，可切出3個方形的第一晶磚211；當使用36吋晶圓棒2時，可切出4個方形的第一晶磚211。

本實施例的每一第一晶磚211的材料包含氧，每一第一晶磚211的其中一表面(具體來說為該表面213)的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma；且進一步地，該差值大於2.5ppma。其中，在圖9的每一第一晶磚211上標示有O_H與O_L，用於示意每一第一晶磚211整體之氧濃度最高與最低的部位。

而後續可將每一第一晶磚211裁切成數個邊長皆為L×L的薄片形的晶圓片20。每一晶圓片20的一方形的基板的四個角落中的氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。其中，在圖9的晶圓片20上標示有O_H與O_L，用於示意每一晶圓片20本身的氧濃度最高與最低的部位。

須注意的是，晶圓片20與第一晶磚211上標有O_H與O_L的部位，只是用於代表其各自本身的氧濃度高低分布，並非代表兩者之標有O_H部位的氧濃度相同，也並非代表兩者之標有O_L部位的氧濃度相同。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧晶圓棒

21‧‧‧方形晶磚

210‧‧‧晶磚體

211‧‧‧第一晶磚

212、213‧‧‧表面

214、215、216、217‧‧‧角落

218‧‧‧邊

22‧‧‧邊料晶磚

220‧‧‧晶磚體

221‧‧‧第二晶磚

222、223‧‧‧表面

224、225、226、227‧‧‧角落

23‧‧‧橫剖面

3‧‧‧軸向方向

41‧‧‧第一方向

42‧‧‧第二方向

A‧‧‧對角線長度

X、Y‧‧‧長度

R‧‧‧直徑

Claims (13)

1. 一種晶圓棒的裁切方法，包含：提供一晶圓棒，該晶圓棒具有一個圓形的橫剖面；於該晶圓棒的該橫剖面上沿平行該晶圓棒的一軸向方向，裁切出一方形晶磚以及四個分別位於該方形晶磚四周的邊料晶磚，其中該方形晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的對角線長度與該晶圓棒的直徑相同，且該表面的邊長為mL×mL，其中m為大於或等於2的整數，L為長度；將該方形晶磚裁切出m×m個方形的第一晶磚，每一第一晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的邊長為L×L；及將該四個邊料晶磚分別裁切出一個方形的第二晶磚，每一第二晶磚的一個垂直於該橫剖面的表面的邊長為L×L。
2. 如請求項1所述的晶圓棒的裁切方法，其中，每一第二晶磚的材料包含氧，每一第二晶磚的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。
3. 如請求項1或2所述的晶圓棒的裁切方法，其中，每一第一晶磚的材料包含氧，每一第一晶磚的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於2.5ppma。
4. 如請求項1所述的晶圓棒的裁切方法，其中，該晶圓棒的直徑大於或等於18吋。
5. 如請求項1所述的晶圓棒的裁切方法，其中，該晶圓棒的軸向長度為X，X大於或等於nL，其中n為正整數。
6. 一種晶圓棒的裁切方法，包含：提供一晶圓棒，該晶圓棒具有一個圓形的橫剖面；於該晶圓棒的該橫剖面上沿平行該晶圓棒的一軸向方向，裁切出一方形晶磚以及四個分別位於該方形晶磚四周的邊料晶磚，該方形晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的對角線長度與該晶圓棒的直徑相同，且該表面的邊長為mL×mL，其中m為大於或等於2的整數，L為長度；將該方形晶磚裁切出m個方形的第一晶磚，每一第一晶磚的一個平行於該橫剖面的表面的邊長為L×mL；及將該四個邊料晶磚分別裁切出一個方形的第二晶磚，每一第二晶磚的一個垂直於該橫剖面的表面的邊長為L×L。
7. 如請求項6所述的晶圓棒的裁切方法，其中，每一第二晶磚的材料包含氧，每一第二晶磚的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。
8. 如請求項6或7所述的晶圓棒的裁切方法，其中，每一 第一晶磚的材料包含氧，每一第一晶磚的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於2.5ppma。
9. 如請求項6所述的晶圓棒的裁切方法，其中，該晶圓棒的直徑大於或等於18吋。
10. 如請求項6所述的晶圓棒的裁切方法，其中，該晶圓棒的軸向長度為X，X大於或等於nL，其中n為正整數。
11. 一種晶磚，包含：一方形的晶磚體，該晶磚體的材料包含氧，該晶磚體的其中一表面的四個角落中，氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。
12. 一種晶圓片，包含：一方形的基板，具有四個彼此相對的角落，以及一個由通過該四個角落的兩條對角線所相交的中央位置；該基板的材料包含氧，該基板的四個角落中的氧濃度最高與最低的兩個角落的氧濃度差值大於1.5ppma。
13. 如請求項12所述的晶圓片，其中，該基板之氧濃度最高的該角落比該中央位置處的氧濃度高。