一種異形半導(dǎo)體晶片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片及其制備方法，更具體地，涉及一種異形半導(dǎo)體晶片 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體晶片由于其在電子、通訊及能源等多種領(lǐng)域中的應(yīng)用，越來越廣泛地受到 關(guān)注。其中，將半導(dǎo)體晶片用作太陽能電池的襯底材料是一個重要的應(yīng)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(xù)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(dǎo)體晶片邊緣的電池材料的浪費。開發(fā)方形襯底， 能節(jié)約半導(dǎo)體晶片外延和電池制作的成本，并能方便后續(xù)電池模組的加工。此外，在許多其 他應(yīng)用領(lǐng)域中，也希望使用方形半導(dǎo)體晶片。因此，研宄包括方形半導(dǎo)體晶片在內(nèi)的非圓形 半導(dǎo)體晶片（統(tǒng)稱為異形半導(dǎo)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(nèi)腔內(nèi)，在研磨或拋光設(shè)備中進行處理（其中支承墊放 在研磨、拋光設(shè)備下盤的拋光墊上，晶片放在支承墊的內(nèi)腔中，晶片下表面與拋光墊接觸， 研磨、拋光設(shè)備上盤的拋光墊壓住晶片上表面，在拋光設(shè)備的帶動下晶片做公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，實 現(xiàn)研磨和拋光）。在這些處理步驟中，與圓形半導(dǎo)體晶片相比，異形半導(dǎo)體晶片的處理要 困難得多，例如，如果方形半導(dǎo)體晶片置于具有圓形內(nèi)腔的傳統(tǒng)圓片研磨和拋光設(shè)備中的 晶片支承墊內(nèi)，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(nèi)腔內(nèi)，相反，晶片易從圓形的支 承墊的內(nèi)腔"逃"出，結(jié)果造成晶片的破碎。如果直接采用方形內(nèi)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] 迄今為止，尚未見有成熟的、能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)非圓形，即異形半導(dǎo)體晶片的方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種制備異形半導(dǎo)體晶片的方法，該方法包括以 下步驟：
[0006] (1)由一種晶棒切割出晶片；
[0007] (2)對晶片進行表面研磨加工；
[0008] (3)將晶片解理成異形晶片；
[0009] (4)對異形晶片進行磨邊處理；和
[0010] (5)對晶片進行粗拋光，然后進行精拋光，其中將異形晶片用一種粘結(jié)劑固定在一 塊支撐物上，支撐物無異形晶片的一側(cè)固定至拋光機的上盤，其中所述支撐物為剛性的平 板。
[0011] 任選地，對精拋后的異形晶片進行表面清洗處理。
[0012] 此外，本發(fā)明還提供了一種異形半導(dǎo)體晶片，其表面微粗糙度Ra(用原子力顯微 鏡（AFM)測試，下同，詳見實施例部分）不高于0.5納米。
[0013] 本發(fā)明制備異形半導(dǎo)體晶片的方法減少或避免了加工過程中晶片破損的風(fēng)險，提 高了晶片的成品率。此外，由本發(fā)明方法制得的異形半導(dǎo)體晶片還具有良好的晶片平整度， 適于進行外延生長。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明方法的晶片倒角的示意圖，其中圖la倒角為圓弧狀，圖lb倒角為坡 形；
[0015] 圖2為本發(fā)明一個實施方案中所用多邊形晶片磨削機及其主要部件示意圖；
[0016] 圖3為用于實施本發(fā)明研磨方法的設(shè)備的一個實例；
[0017] 圖4為用于實施本發(fā)明拋光方法的設(shè)備的一個實例。
【具體實施方式】
[0018] 在本發(fā)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。
[0019] 在本發(fā)明中，如無其他說明，則所有操作均在室溫、常壓實施。
[0020] 本發(fā)明制備異形半導(dǎo)體晶片的方法，包括以下步驟：
[0021] (1)由一種晶棒切割出晶片；
[0022] (2)對晶片進行表面研磨加工；
[0023] (3)將晶片解理成異形晶片；
[0024] (4)對異形晶片進行磨邊處理；和
[0025] (5)對晶片進行粗拋光，然后進行精拋光，其中將異形晶片用一種粘結(jié)劑固定在一 塊支撐物上，支撐物無異形晶片的一側(cè)固定至拋光機的上盤，其中所述支撐物為剛性的平 板。
[0026] 任選地，對精拋后的異形晶片進行表面清洗處理。
[0027] 在本發(fā)明方法的步驟（1)中，由一種晶棒切割出晶片。晶片厚度通常不高于850 微米。所述晶棒可商購得到，或由本領(lǐng)域已知的方法制備。
[0028] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述晶棒為硅晶棒、鍺晶棒、IIIA-VA族半導(dǎo)體 晶棒（即由IIIA族和VA族元素形成的半導(dǎo)體晶棒，例如砷化鎵晶棒、磷化銦晶棒或磷化鎵 晶棒）、碳化硅晶棒以及藍(lán)寶石（主要成分為氧化鋁）晶棒等。
[0029] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述晶棒為單晶晶棒。
[0030] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述晶棒為橫向截面為圓形的晶棒（簡稱圓形 晶棒），其長度方向的截面為長方形或正方形，其圓形橫截面的直徑通常為2-15厘米，優(yōu)選 為5-12厘米。
[0031] 當(dāng)然，晶棒也可以是橫向截面為其他形狀的晶棒，例如由圓形晶棒經(jīng)過處理而得 的橫向截面為異形的晶棒，此時，步驟（1)所切割出的晶片為異形晶片（在這種實施方案 中，上述第（3)步可以省略）。
[0032] 所述切割通常使用本領(lǐng)域已知的外圓切割機、內(nèi)圓切割機或多線切割機進行。由 于多線切割機具有好的生產(chǎn)效率和出片率，因此優(yōu)選多線切割機。通常，切出的晶片厚度為 250-850微米，優(yōu)選為270-820微米，更優(yōu)選為300-800微米。
[0033] 優(yōu)選地，在步驟a)切割之后，還進行步驟（r):對步驟a)切出的晶片進行邊緣 倒角處理（如圖la和圖lb所示），使晶片邊緣獲得合適的圓?。▓Dla)或坡度（圖lb，其 中a優(yōu)選為45±10° )。圖la和lb為晶片倒角前后的橫截面圖示。優(yōu)選地，使得晶片邊 緣的橫截面具有圓弧狀的邊緣（圖la)。優(yōu)選地，經(jīng)過此步驟處理，可以減少或避免后續(xù)步 驟中半導(dǎo)體晶片破損的風(fēng)險。所述倒角處理通常使用倒角機進行，任何現(xiàn)有技術(shù)的倒角機 均可用于該步驟?？梢岳斫獾氖?，如果步驟（1)所切割出的晶片為異形晶片，則此步驟優(yōu)選 對異形晶片的所有周邊作倒角處理，但是，也可以只對晶片的角部作倒角處理。
[0034] 步驟⑵為對晶片進行表面研磨加工，可在一種已知的研磨設(shè)備中進行（例如類 似圖3的設(shè)備），晶片置于一個支承墊中，上下兩側(cè)墊有研磨墊（通常為聚酯類研磨墊），研 磨過程使用研磨液（可用已知的研磨液）。例如，在采用上下盤式的研磨設(shè)備（上下盤反向 旋轉(zhuǎn)）時，研磨過程中，晶片所受壓力為〇? 03-0. 18千克/平方厘米，優(yōu)選0? 05-0. 15千克 /平方厘米。上盤轉(zhuǎn)速2-12轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選3-10轉(zhuǎn)/分鐘；下盤轉(zhuǎn)速5-20轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選 8-15轉(zhuǎn)/分鐘。研磨液量為60-120ml/m2研磨盤面積/分鐘（按設(shè)備盤單面計）。研磨時 間為20-50分鐘，優(yōu)選25-40分鐘。表面研磨加工是為了消除切片工序中晶片表面的鋸紋 損傷，獲得足夠的晶片平整度，為后續(xù)的拋光工序作準(zhǔn)備。在一個優(yōu)選的實施方案中，將晶 片放置在一種支承墊中對其進行雙面研磨加工，消除切片工序帶來的鋸紋損傷。
[0035] 步驟（3)為將晶片解理成異形晶片。此處，解理的含義是指將圓形晶片加工成異 形晶片。解理可以采用以下方法：在圓形晶片上按照需要的異形晶片圖形，用尖銳工具一例 如鉆石筆、手術(shù)刀等一切割晶片各邊緣，使晶片各邊緣成為直邊?；蛘?，也可以采用砂輪 等磨出直邊。
[0036] 優(yōu)選地，在步驟（3)中，將多片晶片一起加工成異形晶片。為此，可以使用粘結(jié)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(nèi)圓 切割機實施切割。這樣，可以進一步提高生產(chǎn)效率。所述粘結(jié)劑可選自下列之一：天然及 合成聚合物，例如纖維素類物質(zhì)（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(yōu)選蠟，例如 蜂蠟。此外，在切割之后，粘結(jié)劑的去除可使用本領(lǐng)域已知的去除粘結(jié)劑的任何常規(guī)方法， 包括物理方法和化學(xué)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(jié)劑，以不對晶片產(chǎn)生不利影響為限。優(yōu)選地，粘結(jié)劑為水溶性粘結(jié)劑。
[0037] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述異形晶片為方形晶片，例如正方形或長方 形晶片。
[0038] 步驟（4)為對異形晶片進行磨邊處理。所述磨邊處理可使用多邊形晶片磨邊機進 行。例如，所述多邊形晶片磨削機可以采用中國實用新型專利第201020567085. 9號的晶片 磨削機，該多邊形晶片磨削機1如圖2所示，包括：
[0039] 工作吸盤2,用于通過抽真空容納保持待磨邊的多邊形晶片的坯料，工作吸盤2可 以圍繞其軸線轉(zhuǎn)動，該工作吸盤2優(yōu)選采用吸氣孔吸附方式或吸氣槽吸附方式抽真空，吸 氣孔或吸氣槽在工作吸盤上均勻且對稱分布，使多邊形晶片坯料受力均勻地吸附固定在該 工作吸盤上；與多邊形晶片相對應(yīng)，工作吸盤為相應(yīng)的多邊形，在示例的實施方案中為正方 形或長方形；
[0040] 靠模6,按照多邊形晶片成品期望的邊緣形狀制成并用作母型，設(shè)置在工作吸盤2 的下方，與工作吸盤2同軸設(shè)置，并相對于工作吸盤2固定；
[0041] 兩個定位擋板3,用于在磨削作業(yè)開始前或在磨削作業(yè)過程中通過頂靠晶片坯料， 而使它們在工作吸盤2上準(zhǔn)確定位；
[0042] 砂輪4，用于磨削所述晶片；
[0043