提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域，具体涉及一种提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺。

背景技术

随着IC集成度不断增大，线宽不断减小，对单晶硅表面质量要求越来越高。硅片平整度是硅片衡量硅片质量的一个重要参数，硅片经过拉晶、线切、磨片、倒角、腐蚀、抛光、洗净等多道加工工艺。其中对硅片平坦度影响最大的是工艺过程是抛光工艺，由于抛光受来料影响较大，所以抛光之前的工艺（磨片、腐蚀） 均对平坦度产生影响。对磨片、腐蚀及抛光工艺的综合改善，可以提高硅片平坦度。

发明内容

本发明主要解决现有技术中存在硅片加工过程中平坦度差的不足，提供了一种提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺，其具有操作便捷和效果明显的特点。提高硅片平坦度，并且降低切片厚度，节省硅材料。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺，包括如下操作步骤：

第一步：进行线切割，切片厚度830μm，比改善前减少5μm，采用TOYO450E线切割机进行切割。

第二步：一次倒角，通过一次倒角将硅片边缘加工成圆弧形（R-Type）。

第三步：研磨去除量65μm，研磨后目标厚度765μm，研磨设备24BNS，研磨辅材由研磨粉F0-1000#，悬浮液、防锈剂、消泡剂组成，研磨通过下定盘旋转和载体的旋转对硅片进行双面研磨。

第四步：二次倒角，一次倒角将硅片边缘加工成R-type，目的是增强硅片边缘机械强度，避免裂片，二次倒角将硅片加工成目标形状（T-type）。

第五步：酸腐蚀采用的药液为HF、HNO3、HAC（醋酸），化学反应：Si+2HNO3→SiO2+2HNO2，2HNO2→NO+NO2+H2O，SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O酸腐蚀腐蚀速率较快，腐蚀去除量大，平坦度不容易控制，通过减小酸腐蚀去除量，从30μm变成20μm，提高腐蚀后平坦度。

第六步：碱腐蚀去除量5μm，碱腐蚀药液（48%KOH），化学反应：Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2，碱腐蚀速率比酸腐蚀慢，碱腐蚀速率各向异性，对平坦度恶化较少。

第七步：Grinding（单面研削）去除量9μm，采用DISCO 设备加工，为了稳定机器的磨削精度，机器开机之后需要暖机至少30Min。

第八步：边缘抛光采用BBS边抛机加工，对notch和边缘外周进行抛光加工。

第九步：抛光去除量6μm，采用不二越全自动抛光线加工，且采用背面贴蜡单面抛光，通过5连抛进行加工：粗抛→粗抛→粗抛→中抛→精抛。

第十步：进行去蜡洗净，去除硅片背面蜡残，最终洗净采用SC1药液浸泡进行清洗，达到去除硅片表面沾污的目的。

作为优选，线切割前先进行晶向测定，调整晶向角度，按X方向偏离要求±0.7，Y方向偏离要求±0.7，晶向调整好以后将晶棒粘接到接着板上，晶棒粘接固化时间≥8h后进行切割，采用φ0.12钢线、砂浆进行切割，研磨液流量130±10% kg/Min；钢线平均速度595～1000 m/min。

作为优选，研磨时，下定盘转速30±5rpm，下定盘进行自转，硅片研磨公转转速比20:3:10，研磨后TTV 1.0～1.1μm。

作为优选，二次倒角的加工设备为W-GM-4200E，二次倒角加工砂轮有树脂砂轮和金属砂轮；加工时先对外周进行粗研，再对外周进行精研，然后对notch进行粗研，加工后用SEP2000轮廓仪检测边缘轮廓，确认轮廓是否满足要求。

作为优选，Grinding设备可以根据TTV的形貌调整，一般测得图形为：中凹，中凸，双凹，双凸这四种，根据测得的TTV数据与图形，选择相应四种调试方法调整TTV，Grinding为机械研削加工，平坦度高，grinding后TTV 均值0.2～0.3μm。

作为优选，抛光原理是化学机械研磨，硅片表面与抛光液中的KOH接触反应，生成可溶解性的硅酸盐，同时抛光液中的二氧化硅胶体与快速转动的软性抛光布的摩擦作用，将硅片表面已形成的硅酸盐擦去进入抛光液从而被排走，露出新的表面层，继续与KOH反应生成硅酸盐。

本发明能够达到如下效果：

本发明提供了一种提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺，与现有技术相比较，具有操作便捷和效果明显的特点。提高硅片平坦度，并且降低切片厚度，节省硅材料。

具体实施方式

下面通过实施例，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺，包括如下操作步骤：

第一步：进行线切割，切片厚度830μm，比改善前减少5μm，采用TOYO450E线切割机进行切割。线切割前先进行晶向测定，调整晶向角度，按X方向偏离要求±0.7，Y方向偏离要求±0.7，晶向调整好以后将晶棒粘接到接着板上，晶棒粘接固化时间≥8h后进行切割，采用φ0.12钢线、砂浆进行切割，研磨液流量130±10% kg/Min；钢线平均速度595～1000 m/min。

第二步：一次倒角，通过一次倒角将硅片边缘加工成圆弧形（R-Type）。增加硅片边缘表面机械强度，一次倒角设备WBM-2200A， 采用树脂砂轮对外周进行加工，砂轮转速3500±500m/min。

第三步：研磨去除量65μm，研磨后目标厚度765μm，研磨设备24BNS，研磨辅材由研磨粉F0-1000#，悬浮液、防锈剂、消泡剂组成，研磨通过下定盘旋转和载体的旋转对硅片进行双面研磨。研磨时，下定盘转速30±5rpm，下定盘进行自转，硅片研磨公转转速比20:3:10，研磨后TTV 1.0～1.1μm。

第四步：二次倒角，一次倒角将硅片边缘加工成R-type，目的是增强硅片边缘机械强度，避免裂片，二次倒角将硅片加工成目标形状（T-type）。二次倒角的加工设备为W-GM-4200E，二次倒角加工砂轮有树脂砂轮和金属砂轮；加工时先对外周进行粗研，再对外周进行精研，然后对notch进行粗研，加工后用SEP2000轮廓仪检测边缘轮廓，确认轮廓是否满足要求。

第五步：酸腐蚀采用的药液为HF、HNO3、HAC（醋酸），化学反应：Si+2HNO3→SiO2+2HNO2，2HNO2→NO+NO2+H2O，SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O酸腐蚀腐蚀速率较快，腐蚀去除量大，平坦度不容易控制，通过减小酸腐蚀去除量，从30μm变成20μm，提高腐蚀后平坦度。

第六步：碱腐蚀去除量5μm，碱腐蚀药液（48%KOH），化学反应：Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2，碱腐蚀速率比酸腐蚀慢，碱腐蚀速率各向异性，对平坦度恶化较少。

第七步：Grinding（单面研削）去除量9μm，采用DISCO 设备加工，为了稳定机器的磨削精度，机器开机之后需要暖机至少30Min。Grinding设备可以根据TTV的形貌调整，一般测得图形为：中凹，中凸，双凹，双凸这四种，根据测得的TTV数据与图形，选择相应四种调试方法调整TTV，Grinding为机械研削加工，平坦度高，grinding后TTV 均值0.2～0.3μm。

第八步：边缘抛光采用BBS边抛机加工，对notch和边缘外周进行抛光加工。边缘抛光的目的是去除边缘表面损伤层，降低边缘表面粗糙度。

第九步：抛光去除量6μm，采用不二越全自动抛光线加工，且采用背面贴蜡单面抛光，通过5连抛进行加工：粗抛→粗抛→粗抛→中抛→精抛。抛光原理是化学机械研磨，硅片表面与抛光液中的KOH接触反应，生成可溶解性的硅酸盐，同时抛光液中的二氧化硅胶体与快速转动的软性抛光布的摩擦作用，将硅片表面已形成的硅酸盐擦去进入抛光液从而被排走，露出新的表面层，继续与KOH反应生成硅酸盐。

grinding是机械研磨，grinding可以获得高平坦度，抛光对grinding之后的平坦度有恶化影响，采用本工艺，可以降低抛光去除量，从15μm减少到6μm，降低抛光对grinding之后平坦度的恶化作用，从而提高平坦度。

第十步：进行去蜡洗净，去除硅片背面蜡残，最终洗净采用SC1药液浸泡进行清洗，达到去除硅片表面沾污的目的。

综上所述，该提高硅片平坦度降低硅材料消耗的工艺，具有操作便捷和效果明显的特点。提高硅片平坦度，硅片TTV均值从1.6μm降低至0.55μm；SFQR均值从0.2μm降低至0.1μm。并且降低切片厚度，硅片切片厚度 从835微米降低到830μm，节省5μm，实现节省硅材料的目的。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。