CN86107119A - 晶片的生产方法 - Google Patents

Abstract

制造晶片的方法，其中包括：提供拉伸料棒；将拉伸料棒一个端面加工成第一平坦面；用切片机将料棒从一端沿横向切割成预定厚度的薄片，薄片正反两面分别称为第一平坦面和经过切割所形成的切割面；再以第一平坦面作为基准面，将薄片的切割面加工成第二平坦面，从而制得晶片。

Description

本发明是关于生产单晶硅半导体晶片，以及石英晶片等一类晶片的生产方法。

在制造诸如硅与砷化镓等半导体材料晶片，从及石英、蓝宝石等的薄基片或晶片材料时，将棒状材料逐一地切成薄片，再制成晶片。棒材的切割，一般采用装有内缘刀刃的环形薄刀片一类型的切片机。具体地说，使棒材沿着垂直于环形刀片的方向，导入环形刀片，然后使棒材相对于环形刀片作横切向移动，而环形刀片则围绕其轴作高速转动，结果棒材被内缘刀刃咬啮，并被切割成可作晶片的薄片。

由棒材切下的晶片由于下述原因而有轻微的弯曲度，即由于上述切片机本身固有的精度;环形刀片安装精度的变化;以及环形刀片内缘部分，沿着内缘刀刃在其正反两面所分别产生切割阻力的平衡的变化。因而一直以来希望能够消除这种弯曲。弯曲的程度取决于晶片的材质、厚度与直径，通常这种弯曲度大约是几个微米到几十个微米。由棒材切成的弯曲晶片有弯曲的正反两面。即使想用弯曲晶片正反两面中的一面作为基准面，而把另一面加工成一个平坦的表面，都是不可能做到的，此是由于正反两面皆为弯曲面的原因。而且，这种弯曲也不能用研磨、腐蚀与抛光等方法从切下的晶片除去。因此，当用环形刀片由棒材切成晶片时，所产生的晶片的弯曲对最终产品的尺寸精度有不利的影响。此问题是严重的，尤其是当半导体晶片直径较大，且在它上面制作高度密集线路以制成集成线路时，影响就更大。因此，晶片的弯曲对于高密集成线路制造来说是个障碍。

因此，本发明的一个目的是，提供一种可使晶片的弯曲度降到最低，从而显著提高平整度的晶片之生产方法。

按照本发明提供的晶片生产方法包括以下的步骤：

（a）提供一支拉伸的料棒;

（b）将该料棒的一个端面加工成第一平坦面;

（c）用切片机从该料棒的一端开始切片，以提供有予定厚度的薄片，且薄片正反面分别称为所述第一平坦面与经过上述切割的切割面。

（d）以上述第一平坦面作为基准面，将上述薄片的切割面加工成第二平坦面，从而制得晶片。

在料棒切片之前，首先将长料棒的端面加工成平坦面，切片后，用第一平坦面作为基准面，再将切割面加工成平坦面。因此，由此制得的晶片的弯曲度可降至最低，从而显著提高了晶片的平整度。

将单晶硅之类的材料或坯料制成具有圆形截面的棒状料，通过抛光、研磨或切割，将棒状料的端面加工成高精度的平坦面。然后，用切片机切割长棒料，该切片机有一环形的薄刀片，其内缘刀刃则环绕在刀片的内缘上。具体地说，使长棒料沿着垂直于环形刀片的方向，导入环形刀片，然后使它相对于环形刀片横切地移动，而刀片则围绕其轴作高速旋转，结果，长形棒料被内缘刀刃咬啮，并被横切成予定厚度的薄片，以供制成晶片。此薄片的正反面分别称为上述平坦面，和经内缘刀片切割的切割面。薄片的切割面是不平坦的，而且由于前面所述原因而呈弯曲状。薄片的切割面其后须经抛光、研磨或切磨等方法，并以上述整平过的平坦面作为基准面，进行切割面的整平。结果，所得晶片的正反两个平坦面是平行的。使切割面整平的方法，例如，可将薄片放在真空吸盘上，靠吸力吸住薄片，使它固定不动，然后用金刚石磨具将切割面加工成平坦面。这样，由于利用薄片的一个平坦面作为薄片另一面进行整平时的基准面，因此能将薄片的另外一面加工成高平整度。如此一来，就可获得正反面基本上无翘曲，及基本上无卷曲面的晶片。但是，万一这样制取的晶片，由于薄片正反面的整平操作量有些差异，或在整平操作过程中，正反面产生的应力有一些差别，而使晶片有轻微弯曲时，这种轻微的弯曲，可以藉消除应力的退火或化学腐蚀加以消除，因此可改善晶片正反面的平整度。

为了实施上述加工操作，以获得正反面皆平坦的晶片，可以将装配了内缘刀刃而且还具有表面切割，表面研磨，表面抛光能力的一类型切磨机和表面切割机、表面研磨机或表面抛光机串接起来联成一条加工生产线。还可顺着此加工线再装配一个或数个洗涤或清洗工序，以便除去由料棒或薄片产生的碎渣或切屑。在这种情况下，还可沿着加工线，再装配一个或几个干燥工序。

现在通过下述实施例阐明本发明。

实施例1

制备一个圆形截面直径为150毫米的棒状单晶硅块料。用金刚石切磨机将棒状块料的一个端面切磨成表面粗糙度为0.2微米，平整度为±1微米的一个平坦面。其次从棒状块料的一端开始，用切片机横切成0.785毫米厚的薄片，其正反面分别称为平坦的研磨面与经切割的切割面。切片机有一环形刀片，环绕于其内缘的是一个直径为235毫米，厚度为0.29毫米的内缘刀刃，此内缘刀片绕轴转动，并以每分钟60毫米的速率切割块料。然后将薄片放置并靠吸力而吸贴在一个由氧化铝多孔体构成的真空吸盘上，而平坦的研磨面则对贴在多孔体的平台面上。然后，用金刚石磨具将薄片的切割面研磨成平坦面，由此而制得正反面皆平坦的晶片。由于将薄片的研磨的平坦面紧贴住真空吸盘多孔体的平台面，所以，研磨平坦面可作为薄片的切割面在整平时的基准面。然后采用氢氟酸、硝酸和醋酸的混合酸，对所制得晶片的正反面进行腐蚀，每面各被腐蚀掉5微米，结果因腐蚀而减少的总量为10微米。然后，用纯水清洗腐蚀过的晶片，并干燥之。测量所得晶片的弯曲度，测得晶片的弯曲度不大于3微米。

为了比较起见，制备500枚比较用的晶片。每一枚比较晶片皆由与上述块料相同直径与相同材料制成的块料，并用同样的切片机切割而成，其薄片厚度亦与上述薄片相同。然后，用研磨机将经过切割的薄片的正反面进行抛光，因磨去40微米，而减少了薄片的厚度。再用上述混合酸液腐蚀薄片的正反面，以减去薄片厚度的10微米。对如此制得的500枚比较晶片进行测量，以测定它们的弯曲度。结果，最大的弯曲度达17微米，最小弯曲度为6微米，平均弯曲度则为9微米。

由上可知，按照本发明的方法，可使晶片的弯曲度保持于一个极小的数值。

实施例2

制备一个具边长为130毫米的正方形截面的人造石英长方形拉伸块料。用金刚石切磨机，将方块料的一个端面研磨成表面粗糙度为0.3微米，平整度为1微米的平坦面。其次，用与上述实施例1同样的切片机，从方块料的一端开始进行横向切割，得到厚度为2.85毫米的薄片，其正反面分别称为平坦的研磨面与经过切割的切割面。将薄片放置并吸贴在与上述实施例1同样的真空吸盘上，而其研磨的平坦面则靠吸力对贴在吸盘多孔体的平台表面，如上面实施例1所述，此研磨的平坦面为薄片切割面的整平过程提供了一个基准面。然后，用金刚石磨具将薄片的切割面磨成平坦面，由此制成2.8毫米厚的晶片。测定所制晶片的弯曲度，晶片的弯曲度为1微米。

为了比较，使用同样的切片机来切割与上述方块料相同材质与形状的方块料，制成一枚2.9毫米厚的薄片，将它作为比较晶片。然后，用研磨机对经过切割的比较薄片的正反面进行抛光到2.8毫米厚。所得对比晶片的弯曲度是5微米。

由上可知，按照本发明的方法，制得晶片平面的精度比按常规方法所制的晶片约高5倍。

Claims (5)

1、制造晶片的一种方法，其中包括：

(a)提供拉伸料棒；

(b)将所述料棒的一个端面加工成第一平坦面；

(c)用切片机将所述料棒从一端沿横向切割成预定厚度的薄片，薄片正反两面分别称为所述第一平坦面和经过所述切割所形成的切割面；

(d)以所述第一平坦面作为基准面，将所述薄片的切割面加工成第二平坦面，从而制得晶片。

2、制造晶片的一种方法，其中包括：

（a）提供拉伸料棒;

（b）将所述料棒的一个端面加工成第一平坦面;

（c）将所述料棒导入一环形刀片，沿该环形刀片的内缘装有一内缘刀刃，它可绕着所述环形刀片的轴在预定的转速下转动，随后将所述料棒相对于所述环形刀片移动，从而使所述料棒的一个端面被所述内缘刀刃沿横向切割成一预定厚度的薄片，因而提供一晶片，其正反两面分别称为所述第一平坦面和所述切割所形成的切割面;

（d）将所述薄片固持于一固持平面;而其所述第一平坦面对贴住所述固持平面;

（e）将所述薄片的切割面加工成第二平坦面，从而制得一晶片。

3、按照权利要求1或2的方法，其中晶片正反两面（分别称为所述第一平坦面和第二平坦面）再经过化学浸蚀以改善所述第一和第二平坦面的平整度。

4、按照权利要求3的方法，其中经过浸蚀之后，将晶片经过清洗和干燥。

5、按照权利要求1或2的方法，其中晶片经过消除应力退火以改善所述第一和第二平坦面的平整度。