CN112670162A - 硅片背封的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种硅片背封的制作方法。所述硅片背封的制作方法包括以下步骤：确定硅片的<110>晶向；确定支撑脚支撑所述硅片的支撑方向；根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面；旋转所述硅片，使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向；在旋转后的所述硅片背面生长外延层，形成所述硅片背封。本申请提供的硅片背封的制作方法，可以解决相关技术中，在晶片背面制作的背封，其产生的应力增大了晶片的破片概率的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种硅片背封的制作方法。
背景技术
由于CMOS技术和工艺的迅速发展，在图像传感器领域里，CIS(CMOS ImageSensor，互补金属氧化物半导体图像传感器)器件，即CMOS图像传感器得到了广泛地应用。CIS器件的像素区包括若干呈阵列排布的光电二极管，主要通过光电二极管实现光电转换。
相关技术中，为了减小器件出现白色像素的问题，通常会在器件像素区的外延层上表面重掺杂硼离子，此工艺前需要在晶片背面沉淀绝缘薄膜，即硅片，以保护晶片背部。
但是在晶片背面制作的背封，其产生的应力增大了晶片的破片概率，不利于节约芯片制造成本。
发明内容
本申请提供了一种硅片背封的制作方法，可以解决相关技术中，在晶片背面制作的背封，其产生的应力增大了晶片的破片概率的问题。
为了解决上述技术问题，本申请提供一种硅片背封的制作方法，所述硅片背封的制作方法包括以下步骤：
确定硅片的<110>晶向；
确定支撑脚支撑所述硅片的支撑方向；
根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面；
旋转所述硅片，使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向；
在旋转后的所述硅片背面生长外延层，形成所述硅片背封。
可选的，所述确定硅片的<110>晶向的步骤包括：
确定所述硅片的晶向标志切口指向所表征的晶向；
根据所述晶向标志切口指向所表征的晶向，确定所述硅片的<110>晶向。
可选的，若所述晶向标志切口指向所表征的晶向，为<100>晶向；根据所述<100>晶向，确定所述<100>晶向任意一侧45°位置的晶向为所述硅片的<110>晶向。
可选的，所述晶向标志切口指向所表征的晶向，为所述硅片的<110>晶向。
可选的，所述晶向标志切口为平底面切口或者V型切口。
可选的，所述根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面的步骤，包括：
确定垂直于所述硅片的<110>晶向的晶面为所述硅片的(110)晶面。
可选的，所述旋转所述硅片，使使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向的步骤，包括：
旋转所述硅片30°至60°，使得所述支撑脚支撑所述硅片的位置，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向。
本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请实施例通过确定硅片的<110>晶向；确定支撑脚支撑所述硅片的支撑方向；根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面；旋转所述硅片，使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向；在旋转后的所述硅片背面生长外延层，形成所述硅片背封。能够使得支撑脚的支撑方向避开硅片的解理面，从而避免在硅片的背面生长外延层的过程中，因支撑脚支撑硅片解理面，而导致硅片背面外延层生长不均匀，最终导致硅片破片的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的硅片背封的制作方法流程图；
图2a示出了硅晶格中(100)晶面的示意图；
图2b示出了硅晶格中(110)晶面的示意图；
图2c示出了硅晶格中(111)晶面的示意图；
图3a示出了带有平底面切口的硅片结构示意图；
图3b示出了带有V型切口的硅片结构示意图；
图4示出了俯视视角中硅片部分区域的晶格格点示意图；
图5a示出了支撑脚支撑带有平底面切口的硅片的结构示意图；
图5b示出了支撑脚支撑带有V型切口的硅片的结构示意图；
图6示出了硅片由图5b所示状态，顺时针旋转α角度后，该硅片与支撑脚的相对位置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
需要解释的是，本申请中所描述的晶向<100>、<110>和<111>，为结晶学坐标系中定义晶体晶格性质的晶向指数；所描述的晶面(100)、(110)和(111)结晶学坐标系中定义晶体晶格性质的晶面指数。该结晶学坐标系通常为右手坐标系，其原点任意，可以平行移动但是不可以转动。另外晶向指数<100>、<110>和<111>所代表的不仅是某一晶向，而且代表着一组相互平行的晶向；同样地，晶向(100)、(110)和(111)所代表的不仅是某一晶面，而且代表着一组相互平行的晶面。
图1示出了本申请一实施例提供的硅片背封的制作方法流程图，参照图1，该硅片背封的制作方法包括以下步骤：
步骤S11：确定硅片的<110>晶向。
硅片是由硅锭切片而成，硅锭在制作过程中是由小块单晶材料在硅熔融体中缓慢提拉，在固液分离界面上逐渐凝固形成由硅晶体构成的硅锭。对于硅晶体属于立方体晶系，其晶格结构是由硅原子构成的一个面心立方晶格，该面心立方的周围还有四个硅原子，四个硅原子分别位于四个空间对角线的1/4处。
硅晶体的晶面包括(100)晶面、(110)晶面和(111)晶面，图2a示出了硅晶格中(100)晶面的示意图，图2b示出了硅晶格中(110)晶面的示意图，图2c示出了硅晶格中(111)晶面的示意图。参照图2a至图2c，其中，<100>晶向垂直于(100)晶面，<110>晶向垂直于(110)晶面，<111>晶向垂直于(111)晶面，硅晶格的边长为a。当晶格的边长为a时，(100)晶面原子密度为2/a2，(110)晶面原子密度为2.8/a2，(111)晶面原子密度为2.3/a2，从而可以看出(110)晶面原子密度最大，由于晶面原子密度越大，同族相邻晶面之间的面间距越大，从而同族相邻晶面之间的引力变小，因而在(110)晶面处容易光滑裂开，即该(110)晶面为解理面。
相关技术中，在将硅锭切片之前，需要在该硅锭上切削形成一个晶向标志切口，以表征特定晶向。通常，晶向标志切口为平底面切口或者V型切口，本实施例中，晶向标志切口用于表征硅片的<110>晶向。图3a示出了带有平底面切口的硅片结构示意图，图3b示出了带有V型切口的硅片结构示意图。参照图3a，本实施例中，对于带有平底面切口320的硅片W，垂直于该平底面的方向为硅片W的<110>晶向。参照图3b，本实施例中，对于带有V型切口310的硅片，该V型切口310的指向为硅片W的<110>晶向。
在其他实施例中，晶向标志切口用于表征硅片的<100>晶向。对于带有平底面切口的硅片，垂直于平底面切口的方向可以用于表征<100>晶向，平底面为(100)晶面；对于带有V型切口的硅片，V型切口的指向可以用于表征硅片的<100>晶向。
图4示出了俯视视角中硅片部分区域的晶格格点示意图，从图4中可以看出，每个格点表示一个原子，硅晶体中的<100>晶向方向和<110>晶向。
步骤S12：确定支撑脚支撑所述硅片的支撑方向。
在对硅片进行背面外延层生长时，需要通过机台的支撑脚对硅片进行支撑，通常支撑脚与支撑硅片的边缘，且支撑脚具有一定长度，支撑脚的支撑方向与支撑脚的长度延伸方向一致。若支撑脚的支撑方向为该硅片的解理面，则在背面外延层生长过程中产生的应力作用下，容易出现硅片背面外延层生长不均匀而导致硅片破片的问题。
图5a示出了支撑脚支撑带有平底面切口的硅片的结构示意图，图5b示出了支撑脚支撑带有V型切口的硅片的结构示意图。图5a和图5b中的支撑脚均为3个，分别为支撑脚511、512和513，支撑脚511、512和513的支撑方向分别为A向、B向和C向，其中图5a和图5b所述的支撑脚511、512的A向、B向，与硅片W的(110)晶面重合，若在此位置处进行硅片背封工艺容易使得硅片背面外延层生长不均匀而导致硅片破片的问题，因此在后续步骤中需要对硅片W进行旋转，使得支撑脚的支撑方向与硅片的解理面错开。
步骤S13：根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面。
本实施例中，根据晶向标志切口的指向，确定硅片的<110>晶向。若晶向标志切口用于表征硅片的<110>晶向，则确定垂直于所述硅片的<110>晶向的晶面为所述硅片的(110)晶面。若晶向标志切口用于表征硅片的<100>晶向，则确定<100>晶向任意一侧45°位置的晶向为所述硅片的<110>晶向，则确定垂直于所述硅片的<110>晶向的晶面为所述硅片的(110)晶面。继续参照图2a、图2b和图4，可以看出，由于硅晶格为正六面体的结构，硅晶格的<110>晶向与<100>晶向之间的夹角为45°。
在使用硅片前可根据其产品说明确定该硅片的晶向标志切口所表征的晶向。
步骤S14：旋转所述硅片，使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向。
由以上所述可以确定，由于(110)晶面原子密度最大，由于晶面原子密度越大，同族相邻晶面之间的面间距越大，从而同族相邻晶面之间的引力变小，因而在(110)晶面同族相邻晶面之间的面间距最大，面间引力最小，易光滑断裂。旋转硅片，使得支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向。
由于硅片的晶格结构属于立方晶格，其具有空间对称性，因此垂直于110)晶面，且<110>晶向所在的晶面为该(110)晶面的等同晶面，也为解理面，因此支撑脚的支撑方向应当避开(110)晶面外，还应当避开<110>晶向。
图6示出了硅片由图5b所示状态，顺时针旋转α角度后，该硅片与支撑脚的相对位置示意图，从图6中可以看出，在硅片W由图5所示状态，顺时针旋转α＝45°角度后，该硅片W的支撑脚511、512和513的支撑方向A向、B向和C向，均与该硅片W的(110)晶面和<110>晶向不一致。
步骤S15：在旋转后的所述硅片背面生长外延层，形成所述硅片背封。
从以上所述可以看出，本申请实施例通过确定硅片的<110>晶向；确定支撑脚支撑所述硅片的支撑方向；根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面；旋转所述硅片，使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向；在旋转后的所述硅片背面生长外延层，形成所述硅片背封。能够使得支撑脚的支撑方向避开硅片的解理面，从而避免在硅片的背面生长外延层的过程中，因支撑脚支撑硅片解理面，而导致硅片背面外延层生长不均匀，最终导致硅片破片的问题。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种硅片背封的制作方法，其特征在于，所述硅片背封的制作方法包括以下步骤：
确定硅片的<110>晶向；
确定支撑脚支撑所述硅片的支撑方向；
根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面；
旋转所述硅片，使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向；
在旋转后的所述硅片背面生长外延层，形成所述硅片背封。
2.如权利要求1所述的硅片背封的制作方法，其特征在于，所述确定硅片的<110>晶向的步骤包括：
确定所述硅片的晶向标志切口指向所表征的晶向；
根据所述晶向标志切口指向所表征的晶向，确定所述硅片的<110>晶向。
3.如权利要求2所述的硅片背封的制作方法，其特征在于，若所述晶向标志切口指向所表征的晶向，为<100>晶向；根据所述<100>晶向，确定所述<100>晶向任意一侧45°位置的晶向为所述硅片的<110>晶向。
4.如权利要求2所述的硅片背封的制作方法，其特征在于，所述晶向标志切口指向所表征的晶向，为所述硅片的<110>晶向。
5.如权利要求2所述的硅片背封的制作方法，其特征在于，所述晶向标志切口为平底面切口或者V型切口。
6.如权利要求1所述的硅片背封的制作方法，其特征在于，所述根据所述硅片的<110>晶向，确定所述硅片的(110)晶面的步骤，包括：
确定垂直于所述硅片的<110>晶向的晶面为所述硅片的(110)晶面。
7.如权利要求1所述的硅片背封的制作方法，其特征在于，所述旋转所述硅片，使使得所述支撑脚的支撑方向，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向的步骤，包括：
旋转所述硅片30°至60°，使得所述支撑脚支撑所述硅片的位置，偏离所述硅片的(110)晶面和<110>晶向。
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