CN102208370B - 表面形成玻璃层的硅晶圆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面形成玻璃层的硅晶圆及其制造方法，其中，硅晶圆包括硅晶圆和玻璃层，其中玻璃层为钝化层，其特征在于，所述的硅晶圆表面用于晶粒切割的区域形成图案化的沟槽，所述的玻璃层设置在沟槽内，且所述的玻璃层的中间厚度比外侧厚度薄，而其制造方法包括下列步骤：提供硅晶圆；涂布玻璃溶液于沟槽内；进行第一干燥处理；涂布玻璃溶液于第一干燥层上；进行第二干燥处理；将第一干燥层和第二干燥层进行烧结处理。本发明使得硅晶圆沟槽内的玻璃层中间厚度较外侧厚度薄，并利用玻璃层厚度分布的差异，使得在切割硅晶圆的过程中，可降低玻璃层边缘破裂的可能性。

Description

表面形成玻璃层的硅晶圆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种表面具有钝化层的硅晶圆及其制造方法，尤其是一种应用于硅晶圆切割制程的表面形成玻璃层的硅晶圆及其制造方法。

背景技术

硅晶圆是通过一系列氧化层成长、微影技术、蚀刻、清洗、杂质扩散、离子植入及薄膜沉积等制作过形成的，其制作过程多达两三百个步骤。由于硅晶圆的整体制程繁杂，以致于硅晶圆的切割制程一直是业界非常重视的一环。因为硅晶圆切割后会影响原有硅晶圆的特性，或切割后良品率低，抑或切割速度过慢导致成本提高等问题，都会对硅晶圆的整体生产成本造成严重负担。

然而，由于硅晶圆的材料特性，使得硅晶圆往往具有高硬度及高脆度等特性，大大提升了其在机械加工上的困难。加工后的硅晶圆表面易产生缺陷、破裂及裂痕等问题，又再加上清洗烘干等繁琐步骤，使得硅晶圆切割成为一门重要且专精的技术。

举例来说，硅晶圆在经过一系列加工后，最终可制成整流二极管。整流二极管是在高纯度的四价硅中分别添加三价及五价的杂质，以分别形成P型半导体及N型半导体，再通过接合P型半导体及N型半导体才能具有单向导通的效果。在外加电压为顺向偏压时，整流二极管为导通状态，反之，在外加电压为逆向偏压时则无法导通。然而在逆向偏压下，电流会经由硅晶圆的切割面透过空气由N型半导体流向P型半导体，即产生所谓的逆向漏电现象。因此整流二极管的制程上会在硅晶圆的切割处进行钝化处理，以隔绝空气及污染并防止发生漏电现象。

用于钝化处理的钝化层可选用材料为氧化硅、硅胶或者玻璃三类，其中又以玻璃具有绝缘性佳、抗高电压及抗湿气等特性，是最好的钝化层材料。

图1为已知技术中硅晶圆表面形成玻璃层的硅晶圆结构示意图。

如图1所示，已知技术中烧结后的玻璃层11厚度均匀，使得切割后容易发生上述的破裂或崩角等外观不良的硅晶圆10，且容易影响硅晶圆10的特性，并大幅降低硅晶圆10切割良品率进而导致成本增加。 

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种玻璃层具有厚度差异且可有效降低切割过程中钝化层破裂机率，提高成品率的表面形成玻璃层的硅晶圆及其制造方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

表面形成玻璃层的硅晶圆，包括硅晶圆和玻璃层，其中玻璃层为钝化层，其特征在于，所述的硅晶圆表面用于晶粒切割的区域形成图案化的沟槽，所述的玻璃层设置在沟槽内，且所述的玻璃层的中间厚度比外侧厚度薄。

此外，玻璃层包括第一干燥层和第二干燥层两层结构，其中，第一干燥层涂布在所述的沟槽表面，而第二干燥层则涂布在第一干燥层的表面。

表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一硅晶圆，其中该硅晶圆表面用于晶粒切割的区域形成图案化的沟槽；

涂布玻璃溶液于上述的沟槽内，其中该玻璃溶液由液态结合液、玻璃结合粉和玻璃粉末混合形成；

进行第一干燥处理：在第一温度条件下将上述的玻璃溶液干燥，得到第一干燥层；

涂布玻璃溶液于所述的第一干燥层上；

进行第二干燥处理：将所述的硅晶圆翻转180度使其沟槽面朝下，在第二温度条件下将所述的玻璃溶液干燥，得到第二干燥层；    

以及，将上述的第一干燥层和第二干燥层进行烧结处理。

其中，制备所述的玻璃溶液的过程为：首先将所述的液态结合液和所述的玻璃结合粉在第三温度条件下混合，待所述的玻璃结合粉完全溶解后，再添加所述的玻璃粉末并滚动该玻璃溶液至少24小时。

在上述过程中，玻璃结合粉与液态结合液之间的重量百分比为6.4～7.8，第三温度为85℃～98℃，玻璃粉末与玻璃溶液之间的重量百分比为85～110。

此外，在玻璃溶液中还可包括一铝球，此种玻璃溶液的过程为：将所述的液态结合液与玻璃结合粉在第三温度条件下混合，待所述的玻璃结合粉完全溶解后，再添加玻璃粉末和铝球，并滚动所述的玻璃溶液至少24小时。

在此过程中，所述的玻璃结合粉与液态结合液之间的重量百分比为6.4～7.8，第三温度为85℃～98℃，玻璃粉末与玻璃溶液之间的重量百分比为85～110，而铝球与玻璃溶液之间的重量百分比则为16～18.5。

另外，上述的第一温度为105℃～130℃、第二温度为105℃～130℃。

本发明的有益效果为：本发明利用其所述的制造方法形成的厚度不等的玻璃层，且玻璃层的中间厚度比外侧厚度薄，从而在切割硅晶圆的过程中，切割中间薄的玻璃层，非常易于切割，可有效降低玻璃层边缘崩角、破裂的机率，在保证硅晶圆的特性、隔绝空气及污染并防止漏电现象发生的情况下，大大提高了产品的成品率。

附图说明

图1为已知技术中硅晶圆表面形成玻璃层的硅晶圆结构示意图；

图2为本发明所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法流程示意图；

图3A为本发明所述的表面形成玻璃层的硅晶圆俯视图；

图3B为沿图3A中A-A线的剖视图；

图4至图7为图2中各实施步骤的实施例图；      

图8为本发明所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的结构示意图。

    附图中主要标记含义如下：

10、硅晶圆     11、已知技术中烧结后的玻璃层      30、玻璃层    

20、沟槽     31、玻璃容易   32、第一干燥层     33、第二干燥层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图2为本发明所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法流程示意图；图3A为本发明所述的表面形成玻璃层的硅晶圆俯视图；图3B为沿图3A中A-A线的剖视图；图4至图7为图2中各实施步骤的实施例图；  图8为本发明所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的结构示意图。  如图8所示：表面形成玻璃层的硅晶圆，包括硅晶圆10和玻璃层30，其中玻璃层30为钝化层，所述的硅晶圆10表面用于晶粒切割的区域形成图案化的沟槽20，所述的玻璃层30设置在沟槽20内，且所述的玻璃层30的中间厚度比外侧厚度薄，且玻璃层30包括第一干燥层32和第二干燥层33两层结构，其中，第一干燥层32涂布在所述的沟槽20表面，而第二干燥层33则涂布在第一干燥层32的表面。

如图2所示，表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其包括下列步骤：提供一硅晶圆S10；涂布玻璃溶液于沟槽内S20；进行第一干燥处理S30；涂布玻璃溶液于第一干燥层上S40；进行第二干燥处理S50；以及将上述的第一干燥层和第二干燥层进行烧结处理S60。

提供一硅晶圆S10：如图3A和图3B所示：其中硅晶圆10表面用于晶粒切割的区域形成图案化的沟槽20，此硅晶圆10可为任何形式的硅晶圆10，如绝缘层硅晶圆（SOI）或磊晶圆（EPI）…等，而沟槽20则可利用蚀刻技术形成，并且沟槽20被用于硅晶圆10的制程上，作为后续切割晶粒的切割区域。

涂布玻璃溶液于沟槽内S20：如图4所示：将一定量的玻璃溶液31涂布于沟槽20内，使沟槽20内填有玻璃溶液31。其中玻璃溶液31由液态结合液、玻璃结合粉以及玻璃粉末混合形成。玻璃溶液31的制备过程为：将液态结合液与玻璃结合粉以一定比例调配，并在第三温度条件下混合，其中玻璃结合粉与液态结合液的重量百分比为6.4～7.8。待玻璃结合粉完全溶解后，再添加玻璃粉末并滚动玻璃溶液31至少24小时。其中，第三温度为85℃～98℃，而玻璃粉末与玻璃溶液31之间的重量百分比为85～110。

此外，可更进一步在玻璃溶液31内还包括一铝球，而包括有铝球的玻璃溶液31的制备过程为：将液态结合液与玻璃结合粉以一定比例调配，并在第三温度条件下混合，其中玻璃结合粉与液态结合液之间的重量百分比为6.4～7.8。待玻璃结合粉完全溶解后，再添加玻璃粉末及铝球并滚动玻璃溶液31至少24小时。其中，铝球与玻璃溶液31之间的重量百分比为16～18.5。

进行第一干燥处理S30：如图5所示：在第一温度条件下将玻璃溶液31干燥，得到第一干燥层32。本实施例中可将此硅晶圆10置于烤箱内并在第一温度条件下进行烘干，而此第一温度为105℃～130℃，干燥后可在硅晶圆10的沟槽20内得到第一干燥层32。

涂布玻璃溶液于第一干燥层上S40：如图6所示：在第一干燥层32上再涂布玻璃溶液31，使硅晶圆10的沟槽20内具有第一干燥层32及位于第一干燥层32上的玻璃溶液31。

进行第二干燥处理S50：如图7所示：其中将硅晶圆10翻转180度使沟槽20的面朝下，且在第二温度条件下将玻璃溶液31干燥，得到第二干燥层33。本实施例可将具有第一干燥层32和玻璃溶液31的硅晶圆10翻转180度后置入烤箱内，并在第二温度条件下烘烤使玻璃溶液31干燥，而第二温度为105℃～130℃，使得硅晶圆10的沟槽20内具有第一干燥层32及位于第一干燥层32上的第二干燥层33。

将第一干燥层和第二干燥层进行烧结处理S60：再将沟槽20内具有第一干燥层32及第二干燥层33的硅晶圆10进行烧结处理，以产生具有玻璃层30作为钝化层的硅晶圆10。

如图8所示，利用上述制造方法所得的玻璃层30，可清楚发现沟槽20内的玻璃层30中间厚度较外侧厚度薄，因此切割硅晶圆10时，可在厚度较薄的玻璃层30处切割，使得硅晶圆10在切割过程中，可降低玻璃层30碎裂或边缘崩角的机率，以提升硅晶圆10的切割良品率。

上述各实施例只用以说明本发明的特点，其目的在使本领域技术人员能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范围，故凡其它未脱离本发明所揭示的精神而完成的等效修饰或修改，仍应包含在以上所述申请专利范围中。

Claims (11)

1.表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一硅晶圆，其中该硅晶圆表面用于晶粒切割的区域形成图案化的沟槽；

涂布玻璃溶液于上述的沟槽内，其中该玻璃溶液由液态结合液、玻璃结合粉和玻璃粉末混合形成；

进行第一干燥处理：在第一温度条件下将上述的玻璃溶液干燥，得到第一干燥层；

涂布玻璃溶液于所述的第一干燥层上；

进行第二干燥处理：将所述的硅晶圆翻转180度使其沟槽面朝下，在第二温度条件下将所述的玻璃溶液干燥，得到第二干燥层；    

以及，将上述的第一干燥层和第二干燥层进行烧结处理。

2.根据权利要求1所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，制备所述的玻璃溶液的过程为：首先将所述的液态结合液和所述的玻璃结合粉在第三温度条件下混合，待所述的玻璃结合粉完全溶解后，再添加所述的玻璃粉末并滚动该玻璃溶液至少24小时。

3.根据权利要求2所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的玻璃结合粉与液态结合液之间的重量百分比为6.4～7.8。

4.根据权利要求2所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的第三温度为85℃～98℃。

5.根据权利要求1所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的玻璃溶液中还包括一铝球。

6.根据权利要求5所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，制备所述的玻璃溶液的过程为：将所述的液态结合液与玻璃结合粉在第三温度条件下混合，待所述的玻璃结合粉完全溶解后，再添加玻璃粉末和铝球，并滚动所述的玻璃溶液至少24小时。

7.根据权利要求6所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，制备所述的玻璃结合粉与液态结合液之间的重量百分比为6.4～7.8。

8.根据权利要求6所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的第三温度为85℃～98℃。

9.根据权利要求6所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的铝球与玻璃溶液之间的重量百分比为16～18.5。

10.根据权利要求1所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的第一温度为105℃～130℃。

11.根据权利要求1所述的表面形成玻璃层的硅晶圆的制造方法，其特征在于，所述的第二温度为105℃～130℃。

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