一種異形半導體晶片、制備方法及晶片支承墊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種半導體晶片、其制備方法及晶片支承墊，更具體地，涉及一種異形 半導體晶片、其制備方法及晶片支承墊。
【背景技術】
[0002] 半導體晶片由于其在電子、通訊及能源等多種領域中的應用，越來越廣泛地受到 關注。其中，將半導體晶片用作太陽能電池的襯底材料是一個重要的應用方向。目前，太陽 能電池的襯底材料多為圓形襯底，在襯底的外延和后續電池工藝完成后，再切割成方形的 電池進行模組的加工，這造成靠近圓形半導體晶片邊緣的電池材料的浪費。開發方形襯底， 能節約半導體晶片外延和電池制作的成本，并能方便后續電池模組的加工。此外，在許多其 他應用領域中，也希望使用方形半導體晶片。因此，研究包括方形半導體晶片在內的非圓形 半導體晶片（統稱為異形半導體晶片）的制備具有重要意義。
[0003] 晶片在制造過程中需要研磨和拋光，為此，將晶片置于一個晶片支承墊（carrier) (也稱游星輪）中呈穿透的洞形狀的內腔內，在研磨或拋光設備中進行處理（其中支承墊放 在研磨、拋光設備下盤的拋光墊上，晶片放在支承墊的內腔中，晶片下表面與拋光墊接觸， 研磨、拋光設備上盤的拋光墊壓住晶片上表面，在拋光設備的帶動下晶片做公轉和自轉，實 現研磨和拋光）。在這些處理步驟中，與圓形半導體晶片相比，異形半導體晶片的處理要 困難得多，例如，如果方形半導體晶片置于具有圓形內腔的傳統圓片研磨和拋光設備中的 晶片支承墊內，則方形晶片的直角處需采用較大的過渡圓弧，造成晶片有效面積的浪費；同 時，在操作過程中，也不易將晶片控制在圓形的支承墊的內腔內，相反，晶片易從圓形的支 承墊的內腔"逃"出，結果造成晶片的破碎。如果直接采用方形內腔的支承墊，則在操作過 程中晶片角部集中受力，也同樣易于造成晶片的破碎。
[0004] 因此，目前用于制備太陽能電池的方形硅片由晶棒切割形成后，不進行倒角和表 面研磨、化學機械拋光等處理，導致這樣的硅片表面粗糙，難于在平整和粗糙度達到較高的 要求。
[0005] 總之，迄今為止，尚未見有成熟的、能以工業規模生產平整的非圓形，即異形半導 體晶片的方法。
【發明內容】
[0006] 為解決上述問題，本發明提供了一種制備平整的異形半導體晶片的方法，該方法 包括以下步驟：
[0007] (1)提供一種異形晶片原片；
[0008] (2)對晶片原片進行磨邊處理；
[0009] (3)對磨邊后的晶片進行表面研磨加工，其中晶片置于一個支承墊的內腔中，支承 墊的內腔具有多個直邊，各直邊延長線相交形成異形形狀，內腔在各直邊延長線相交形成 的各個角部處還具有外凸部分，各外凸部分與相鄰各直邊以過渡圓弧連接，所述晶片的形 狀與內腔的形狀匹配；
[0010] (4)對異形支承墊內的晶片進行粗拋光，然后進行精拋光。
[0011] 任選地，對精拋光后的晶片進行表面清洗處理。
[0012] 此外，本發明還提供了一種異形半導體晶片，其表面微粗糙度Ra(用原子力顯微 鏡（AFM)測試，下同，詳見實施例）不高于0.5納米，優選不高于0.4納米。優選地，其 平整度以彎曲度（Bow)計（下同，詳見實施例）不高于5ym。優選地，按整體平整度/ 晶片對角線（位于晶片表面的邊緣的、距離最長的兩個點之間的連線）長度的比值計為 0. 025-0. 075ym/mm，優選0. 03-0. 065ym/mm。優選地，晶片對角線長度為1. 5-15厘米。
[0013] 再者，本發明還提供一種用于對晶片加工的支承墊，所述支承墊具有至少一個異 形內腔，所述內腔具有多個直邊，各直邊延長線相交形成異形形狀，內腔在各直邊延長線相 交形成的各個角部處還具有外凸部分，各外凸部分與相鄰各直邊以過渡圓弧連接。此外，優 選的是，支承墊的厚度T為200-800微米，優選260-650微米，更優選270-500微米。優選 地，支承墊的肖氏硬度（采用上海萬衡精密儀器有限公司HS-19A型肖氏硬度計檢測，下同） 為35-60,優選40-55;動態可壓縮性（按JISK6505測得，下同）為60-100%，優選70-95%。
[0014] 另外，本發明還提供了本發明異形半導體晶片用于太陽能電池中的用途。
[0015] 本發明制備異形半導體晶片的方法減少或避免了加工過程中晶片破損的風險，提 高了晶片的成品率。此外，由本發明方法制得的異形半導體晶片還具有良好的晶片平整度 和粗糙度，適于進行外延生長。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明方法的晶片倒角的示意圖，其中圖Ia倒角為圓弧狀，圖Ib倒角為坡 形。
[0017] 圖2為一種晶片磨邊機的示意圖。
[0018] 圖3為用于實施本發明研磨或拋光方法的設備的一個實例。
[0019] 圖4為本發明的支承墊示意圖，其中有內腔，內腔的角部有過渡圓弧。
[0020] 圖5為本發明支承墊內腔中，角部過渡圓弧的示意圖。
[0021] 圖6為本發明晶片的角部過渡圓弧的示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 在本發明中，所述異形是指非圓形的、各邊均為直邊的形狀，例如長方形、正方形、 菱形或其他多邊形等。
[0023] 在本發明中，所述具有異形內腔的支承墊是指在晶片的研磨、拋光以及相關步驟 中用于承載晶片的墊，其中容納晶片的、穿透墊的腔或孔稱為內腔，內腔的形狀隨所加工晶 片的形狀而異。
[0024] 在本發明中，所述過渡圓弧是指在支承墊內腔或晶片本身具有角的位置處，將角 去除而加工成圓弧狀的部分。
[0025] 在本發明中，如無其他說明，則所有操作均在室溫、常壓實施。
[0026] 在本說明書中，為說明方便，有時結合附圖，但是，附圖僅僅是示例性的，也不一定 按比例繪制，它們不對發明做任何限定。
[0027] 本發明制備異形半導體晶片的方法包括以下步驟：
[0028] (1)提供一種異形晶片原片；
[0029] (2)對晶片原片進行磨邊處理；
[0030] (3)對磨邊處理后的晶片進行表面研磨加工，其中晶片置于一個支承墊的內腔中， 支承墊的內腔具有多個直邊，各直邊延長線相交形成異形形狀，內腔在各直邊延長線相交 形成的各個角部處還具有外凸部分，各外凸部分與相鄰各直邊以過渡圓弧連接，所述晶片 的形狀與內腔的形狀匹配；
[0031] (4)對異形支承墊內的晶片進行粗拋光，然后進行精拋光。
[0032] 任選地，對精拋光后的晶片進行表面清洗處理。
[0033] 在優選的實施方案中，步驟（1)中所述晶片材料為硅晶體、鍺晶體、IIIA-VA族半 導體晶體（即由IIIA族和VA族元素形成的半導體晶體，例如砷化鎵晶體、磷化銦晶體或磷 化鎵晶體）、碳化硅晶體以及藍寶石晶體（主要成分為氧化鋁）。在更優選的實施方案中， 步驟（1)中所述晶片為單晶，優選為鍺單晶、磷化銦單晶或砷化鎵單晶。
[0034] 在一種優選的實施方案中，步驟（1)如下進行：
[0035] 將圓形晶棒切割成所需厚度的圓形晶片；
[0036] 采用倒角機對圓形晶片進行邊緣倒角處理；和
[0037] 將圓形晶片解理或切割成異形晶片。
[0038] 優選地，將多片晶片一起加工成異形晶片。為此，可以使用粘結劑將多片晶片粘接 在一起，然后將粘接在一起的多片晶片切割成異形晶片。例如，采用內圓鋸實施切割。這樣， 可以進一步提高生產效率。所述粘結劑可選自下列之一：天然及合成聚合物，例如纖維素 類物質（例如羧甲基纖維素）、阿拉伯樹膠、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、天然磷脂（如腦磷脂 和卵磷脂）、合成磷脂、礦物油、植物油、蠟和松香等，優選蠟，例如蜂蠟。此外，在切割之后， 粘結劑的去除可使用本領域已知的去除粘結劑的任何常規方法，包括物理方法和化學方法 等，例如可使用加熱、或使用水或有機溶劑如IPA(異丙醇）、酒精或化蠟劑等去除粘結劑， 以不對晶片產生不利影響為限。優選地，粘結劑為水溶性粘結劑。
[0039] 步驟（1)例如可如下進行：將圓形晶棒采用多線切割機切割成一定厚度的薄片； 采用倒角機對圓形晶片進行邊緣倒角處理；采用解理的方法把晶片解理成四個直邊分別為 〈11〇>的方形晶片，或采用上蠟的方法把多片圓形晶片粘接在一起，然后采用內圓鋸把粘接 在一起的晶片一次性的切割成四個直邊全部為〈11〇>