一種制作雙層結構硅片的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體材料加工技術，特別是涉及一種制作雙層結構硅片的方法。
【背景技術】
[0002]雙層結構硅片在半導體器件領域中應用較廣泛，目前實現雙層結構硅片較普遍的方法有外延生長法、擴散法。外延生長法比較普遍，但如果摻雜劑量過大，外延層的晶體學、電學參數難以保證，并且外延層過厚容易出現外延缺陷和翹邊現象；擴散法可以實現一定深度的擴散層，但對于擴散深度更大的則無能為力，同時，擴散法只能形成緩變結，不能形成突變結，難以滿足高端器件對界面的要求。因此，外延生長法和擴散法對雙層結構硅片的電阻率以及厚度有較大的限制，使用鍵合的方法制作雙層結構硅片更加靈活。直接鍵合技術工藝簡單，無需任何粘合劑和外加電場，可以成功地代替高阻厚外延層和制備良好的SOI材料，因而在電力器件和高速高壓集成電路中有著十分廣闊的應用前景，已廣泛用于制造各種半導體器件。
[0003]無論是用來提供SOI材料還是用來提供作為電力電子器件或傳感器的襯底材料，都需要對鍵合后的硅片進行減薄，以使鍵合片器件工作層達到所需要的厚度，鍵合界面是否良好直接影響減薄加工的進行，界面處的空洞會降低鍵合強度，并且容易導致硅片在后續加工過程中發生破損，降低鍵合片加工成品率，因而，鍵合技術最終能否實現實用化的關鍵在于鍵合界面質量的控制。雖然目前的鍵合技術已經逐步成熟，但由于鍵合前的硅片自身存在邊緣缺陷、機械損傷以及一定的邊緣起伏，鍵合后雙層結構硅片界面的邊緣處極易出現空洞，需要減少鍵合片邊緣空洞以降低對后續加工的影響。
【發明內容】
[0004]本發明為了克服現有技術的不足，消除鍵合片邊緣空洞區域，提高鍵合片后期加工的成品率，特別研發一種制作雙層結構硅片的方法。
[0005]本發明采取的技術方案是:一種制作雙層結構硅片的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
步驟一.硅片直接鍵合:將兩片經過清洗活化后的硅片的拋光面進行直接鍵合；步驟二.超聲波掃描:使用超聲波掃描顯微鏡對鍵合片界面進行掃描，找到空洞聚集區域；
步驟三.激光割圓:根據鍵合界面掃描圖像設定切割區域，利用計算機控制系統確定切割位置，切割位置與晶片邊緣之間為空洞聚集區，激光直接作用于晶片表面切割位置；步驟四.邊緣倒角:對激光割圓后的硅片進行邊緣倒角，去除邊緣2±0.5mm ;
步驟五.減薄:使用800?2000 #砂輪對邊緣倒角后的硅片進行雙面磨削，減薄至所需厚度。
[0006]本發明的優點及效果在于:可將任意厚度、尺寸和電阻率的硅片進行鍵合，激光割圓可控制割圓區域大小，進而可獲得多種尺寸的雙層結構硅片。激光直接作用于晶片表面切割位置，去除空洞區域，可達到無應力、無崩邊、無熱損傷、無污染、無水化的切割效果。鍵合片邊緣空洞區通過激光割圓的方法去除后，雙層結構硅片界面良好、清晰且無空洞。
【具體實施方式】
[0007]下面結合實施例對本發明的技術方案作以下詳細描述:
實施例1:利用直接鍵合的方式得到原始的雙層結構硅片，直徑為100mm，厚度為810 μ mD
[0008]使用超聲波掃描顯微鏡對鍵合界面進行分析，鍵合良好區域無空洞，鍵合不良區域存在空洞，大多集中在硅片邊緣。對鍵合硅片進行邊緣倒角，去除2_，使用2000#砂輪進行雙面磨削，去除量為300 μπι時，硅片邊緣區域多處發生破損。
[0009]實施例2:利用直接鍵合的方式得到原始的雙層結構硅片，直徑為120mm，厚度為812 μ m0
[0010]使用超聲波掃描顯微鏡對鍵合界面進行分析，觀察空洞聚集區域的位置，在硅片上選定切割區域，劃出切割位置，激光直接作用于該切割位置，對該雙層結構硅片進行加工，激光割圓去除邊緣20mm，使用超聲波掃描顯微鏡對鍵合界面進行分析，空洞區域被切除，數量明顯減少。對激光割圓后的鍵合硅片進行邊緣倒角，去除2mm，使用2000#砂輪進行雙面磨削，去除量為300 μπι時，硅片未發生破損，進一步減薄至所需厚度，未發生破損。
[0011]經實施例2驗證說明:雙層結構硅片經過直接鍵合、超聲波掃描后采用激光割圓的方式去除邊緣空洞區，后期減薄加工效果良好。
【主權項】
1.一種制作雙層結構硅片的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一.硅片直接鍵合:將兩片經過清洗活化后的硅片的拋光面進行直接鍵合；步驟二.超聲波掃描:使用超聲波掃描顯微鏡對鍵合片界面進行掃描，找到空洞聚集區域； 步驟三.激光割圓:根據鍵合界面掃描圖像設定切割區域，利用計算機控制系統確定切割位置，切割位置與晶片邊緣之間為空洞聚集區，激光直接作用于晶片表面切割位置；步驟四.邊緣倒角:對激光割圓后的硅片進行邊緣倒角，去除邊緣2±0.5mm ; 步驟五.減薄:使用800?2000 #砂輪對邊緣倒角后的硅片進行雙面磨削，減薄至所需厚度。
【專利摘要】本發明公開了一種制作雙層結構硅片的方法，該方法包括直接鍵合、超聲波掃描、激光割圓、邊緣倒角、減薄等步驟，通過直接鍵合的方法獲得原始雙層結構硅片，使用超聲波掃描顯微鏡對鍵合片界面進行掃描，找到鍵合空洞聚集區域，利用激光割圓的方法去除空洞區，再進行邊緣倒角、減薄獲得所需尺寸和厚度的雙層結構硅片。本方法有以下幾個優點：①可將任意厚度、尺寸和電阻率的硅片進行鍵合，激光割圓可控制割圓區域大小，進而可獲得多種尺寸的雙層結構硅片；②激光直接作用于晶片表面切割位置，去除空洞區域，可達到無應力、無崩邊、無熱損傷、無污染、無水化的切割效果；③該方法獲得的雙層結構硅片界面良好、清晰且無空洞。
【IPC分類】H01L21/304, B23K26/38, B23K26/402
【公開號】CN105023839
【申請號】CN201510414594
【發明人】陳晨, 楊洪星, 趙 權, 張偉才, 武永超, 劉玉嶺, 韓煥鵬, 何遠東
【申請人】中國電子科技集團公司第四十六研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月15日