CN105291287B - 蓝宝石晶片加工方法及其加工工艺中的中间物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝宝石晶片加工方法及其加工工艺中的中间物，其中该加工方法包含将一晶棒切割成多片晶圆；对所切割后的晶圆施以温度介于1200～2300℃之间的高温抛光作业；以及对经过高温抛光作业后的晶圆的至少其中一表面施以化学机械抛光作业。由此可获得表面具有良好平坦度的晶圆。此外，在加工过程中，经高温抛光作业后的晶圆，即为本发明所定义的中间物，该中间物的表面粗糙度控制于0.1～1微米(μm)之间，且呈半透明的片状体。

Description

蓝宝石晶片加工方法及其加工工艺中的中间物

技术领域

本发明涉及蓝宝石晶片的制作，更具体地涉及一种蓝宝石晶片加工方法及其加工工艺中的中间物。

背景技术

由于蓝宝石具有高硬度、耐高温、抗腐蚀及熔点高等特性，因此常被使用作为光电元件。而在作成光电元件之前，蓝宝石是以晶棒形态存在，且为极硬脆的晶体，故需经过如图1所示的晶棒角度定向定装、切片成晶圆、晶圆双面研磨、晶圆导角，以及对晶圆进行硬抛、热处理、软抛及清洗等作业处理后，才能逐步地改变晶圆的表面粗糙度与消除因切割研磨所产生的材料应力问题。最后在晶圆通过表面平坦度、表面缺陷等检验后方能进一步加工作成光电元件。

诚然，前述加工工艺可使得晶圆表面获得优选的平坦度，只是这样的加工工艺步骤多，使得制作成本不易降低。而且，晶圆先后经过多道不同程度的研磨与抛光处理，将使材料耗损增加，间接地增加了材料成本的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种蓝宝石晶片加工方法，该方法具有简化工艺、降低制作成本的效果。

为了实现上述目的，本发明所提供的蓝宝石晶片加工方法包含步骤有：a、将一晶棒切割成多片晶圆；b、对步骤a所切割后的晶圆施以温度介于1200～2300℃之间的高温抛光作业；c、对步骤b经过高温抛光作业后的晶圆的至少其中一表面施以化学机械抛光作业。

本发明还提供了一种蓝宝石晶片加工方法，包含步骤有：a、将一晶棒切割成多片晶圆；b、对步骤a所切割后的晶圆施以温度介于1200～2300℃之间的高温抛光作业；c、对步骤b经过高温抛光作业后的晶圆的至少其中一表面施以平坦化作业，以使该表面粗糙度介于0.2～50纳米(nm)之间。

另外，本发明还提供一种蓝宝石晶片加工工艺中的中间物，该中间物为经过温度介于1200～2300℃之间的高温抛光作业后，使得表面粗糙度介于0.1～1微米(μm)之间的半透明片状体。

本发明的效果在于简化工艺后仍能使得晶圆表面获得良好平坦度，并兼具消除加工过程中所产生的材料应力问题。

附图说明

图1是已知蓝宝石晶片的加工制作流程图；

图2是本发明一优选实施例的蓝宝石晶片的加工制作流程图；

图3A～3D是本发明上述优选实施例的加工方法中各工艺的示意图；

图4是本发明另一优选实施例的蓝宝石晶片的加工制作流程图。

【附图标记说明】

1 蓝宝石晶棒

1a 晶圆

2 抛光液

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明的蓝宝石晶片加工方法，现举优选实施例并配合附图详细说明如后，请参阅图2所示，为本发明一优选实施例的蓝宝石晶片加工方法，对蓝宝石晶棒作角度定向定装后，再予切割成多片晶圆，最终使得切片后的晶圆表面能达到设定的平坦度。

请再配合图3A～3D所示，本实施例的加工方法首先是以钻石线对蓝宝石晶棒1进行多线切割，以获得多片的晶圆1a(参照图3A)。在此工艺中所获得的晶圆1a表面粗糙度约在0.2～1.5微米(μm)的间。

接着，对切割后的晶圆1a进行厚度减薄加工，在本实施例中是以双面研磨方式对晶圆1a的两面进行同步研磨作业(参照图3B)，以使研磨后的晶圆1a表面粗糙度介于0.2～1.2微米(μm)之间，前述用于研磨的材料，可选自碳化硼、碳化硅或钻石等游离研磨粒。此工艺目的在于改善切割后晶圆1a的平坦度与弯曲度，并磨除切片时所造成的损伤，故该工艺又称为粗研磨。

在完成厚度减薄作业后，将表面粗糙度介于0.2～1.2微米(μm)之间的这些晶圆1a，继续施以温度介于1200～2300℃之间的高温抛光作业(参照图3C)，其中又优选作业温度介于1700～2200℃之间。经此高温抛光作业处理后的晶圆1a，其弯曲度(warp)与厚度变化(Local Thickness Variation，LTV)与高温抛光作业施作之前的情形并无显著差异，相反地，晶圆1a表面获得修复而更为平坦，使得表面粗糙度降低至0.1～1微米(μm)之间。其中又以控制表面粗糙度于0.1～0.6微米(μm)之间为佳。

之后，对表面粗糙度已介于0.1～1微米(μm)之间的这些晶圆1a，再施以平坦化作业。在本实施例中是采用化学机械抛光(Chemical-Mechanical Planarization，CMP)的加工方式，对晶圆1a的表面进行精研磨处理(参照图3D)，以使晶圆表面粗糙度介于0.2～50纳米(nm)之间。在以该化学机械抛光方式进行加工的过程中，选择在晶圆1a的表面上使用抛光液2，且该抛光液2中包含有0.1～1微米(μm)的二氧化硅微粒与化学改质液体，目的在于使得研磨更为顺畅且有助于晶圆1a表面更为平坦。此外，在前述以化学机械抛光方式进行平坦化作业时，可选择地对晶圆1a的其中一表面施以精研磨，当然，若是同步对晶圆1a的两侧表面进行精研磨，将有助于加工效率的提升。

最后，在各晶圆1a经过清洗以排除可能残留的研磨微粒，并通过表面平坦度及表面各项缺陷的检验后，该晶圆1a即能进一步被加工作成各项光电元件。

至此，本发明的蓝宝石晶片加工方法，不仅可确保晶圆表面获得良好的平坦度，也兼具消除加工过程中所产生的材料应力问题。更重要的是，该加工方法具有简化工艺而可降低制作成本及提高加工效率的优点。

另外需要说明的是，由于切割后的晶圆1a表面粗糙度与厚度减薄加工后的晶圆1a表面粗糙度差异不大，因此，可适时地省去以双面研磨方式对晶圆1a再进行两面同步研磨作业，如图4所示的流程，即在蓝宝石晶棒1经过切割成多片晶圆1a后，直接将晶圆1a置于温度介于1200～2300℃之间的环境中，以进行高温抛光作业处理。然后同样经过化学机械抛光工艺、清洗工艺与检验。如此，更有益于工艺简化、成本降低及效率提高。

在上述各实施例中，当晶圆1a经过温度介于1200～2300℃之间的高温抛光作业后，将使得其表面粗糙度介于0.1～1微米(μm)之间，且呈半透明的片状体，在此阶段所制得的晶圆1a，即为本发明所定义的蓝宝石晶片加工工艺中的中间物。作为优选，该中间物的表面粗糙度控制于0.1～0.6微米(μm)之间，以便后续经过化学机械抛光作业后，其表面能获得更佳的平坦度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种蓝宝石晶片加工方法，包括下列步骤：

a、将一晶棒切割成多片晶圆；

b、对步骤a所切割后的晶圆施以温度介于1700～2200℃之间的高温抛光作业；以及

c、对步骤b经过高温抛光作业后的晶圆的至少其中一表面施以化学机械抛光作业；

其中，包括对步骤a之后的晶圆进行厚度减薄加工，以使进入步骤b之前的该晶圆的表面粗糙度介于0.2～1.2微米之间；

其中，经步骤b的高温抛光作业之后的晶圆表面粗糙度介于0.1～1微米之间。

2.如权利要求1所述的蓝宝石晶片加工方法，其中步骤c中的化学机械抛光作业包括在该晶圆表面使用抛光液，该抛光液中包含有0.1～1微米的二氧化硅微粒。

3.如权利要求1所述的蓝宝石晶片加工方法，是使用双面研磨工艺以对该晶圆进行厚度减薄作业。

4.如权利要求3所述的蓝宝石晶片加工方法，其中该双面研磨工艺包含使用碳化硅、碳化硼或钻石磨料进行表面研磨加工。

5.如权利要求1所述的蓝宝石晶片加工方法，其中经步骤c的化学机械抛光作业之后的晶圆表面粗糙度介于0.2～50纳米之间。

6.如权利要求1所述的蓝宝石晶片加工方法，其中步骤a中对晶棒切割的步骤是采用钻石线多线切割技术。

7.一种蓝宝石晶片加工方法，包括下列步骤：

a、将一晶棒切割成多片晶圆；

b、对步骤a切割后的晶圆施以温度介于1700～2200℃之间的高温抛光作业；以及

c、对步骤b经过高温抛光作业后的晶圆的至少其中一表面施以平坦化作业，以使该表面粗糙度介于0.2～50纳米之间；

其中，包括对步骤a之后的晶圆进行厚度减薄加工，以使进入步骤b之前的该晶圆的表面粗糙度介于0.2～1.2微米之间；

其中，经步骤b的高温抛光作业之后的晶圆表面粗糙度介于0.1～1微米之间。

8.如权利要求7所述的蓝宝石晶片加工方法，其中步骤c中的平坦化作业是使用化学机械抛光工艺，该化学机械抛光工艺包括在该晶圆表面使用抛光液，该抛光液中包含有0.1～1微米的二氧化硅微粒。

9.如权利要求7所述的蓝宝石晶片加工方法，使用双面研磨工艺以对该晶圆进行厚度减薄作业。

10.如权利要求9所述的蓝宝石晶片加工方法，其中该双面研磨工艺包含使用碳化硅、碳化硼或钻石磨料进行表面研磨加工。

11.如权利要求7所述的蓝宝石晶片加工方法，其中步骤a中对晶棒切割的步骤采用钻石线多线切割技术。

12.一种蓝宝石晶片加工工艺中的中间物，为将表面粗糙度介于0.2～1.2微米之间的晶圆经过温度介于1700～2200℃之间的高温抛光作业后，使得表面粗糙度介于0.1～1微米之间的半透明片状体。

13.如权利要求12所述的蓝宝石晶片加工工艺中的中间物，其中该中间物的表面粗糙度介于0.1～0.6微米之间。