專利名稱：Igbt用區(qū)熔單晶硅雙面拋光片的有蠟貼片工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硅雙面拋光片的有蠟貼片工藝，特別涉及一種IGBT用區(qū)熔單晶硅雙面拋光片的有蠟貼片工藝，主要應用于功率器件和集成電路、特別是IGBT器件所用硅雙面拋光片的加工過程。
背景技術：
隨著集成電路工藝技術的高速發(fā)展，各種新型器件和集成電路不斷涌現(xiàn)，如MEMS、 空間太陽電池、特殊保護電路等。這些器件、電路在制作時需要進行雙面光刻，傳統(tǒng)的單面硅拋光片已經不能滿足這一要求，普遍采用的是雙面硅拋光片，并且對雙面拋光硅片表面質量要求越來越高。常見雙面拋光工藝有兩種，一種是采用專門的雙面拋光機一次性完成拋光，一種是采用單面拋光機，先拋光其中一面，再拋光另外一面。前者需要投資采購專用設備，前期成本很高，而后者可在現(xiàn)有的單面拋光設備基礎上進行加工，有利于降低成本。貼片是利用單面拋光設備價格硅雙面拋光片的關鍵步驟。根據貼片方式不同可分為無蠟貼片和有蠟貼片，無蠟貼片依靠Template (模具)上的hsert (吸附墊)通過水膜的張力來固定硅片，有蠟貼片使用專用的蠟將硅片粘接在陶瓷板上，最后完成拋光過程。無蠟貼片不僅成本高，而且由于拋光片幾何參數(shù)(TTV、TIR、STIR)較差、背面易被腐蝕等原因只能加工一些低端產品； 相反，有蠟貼片生產成本較低、幾何參數(shù)加工精度高、背面不會被腐蝕而成為當前國際領先的拋光片生產廠商廣泛應用的工藝。采用有蠟貼片的單面拋光技術，硅片依靠蠟膜作為介質將硅片緊緊地與陶瓷盤粘貼在一起進行拋光加工。有蠟貼片拋光雖能提高加工精度，但其貼片工藝比較復雜，尤其是加工第二面時在拋光面涂蠟，如果處理不好拋光后的硅片幾何參數(shù)反而會變差，清洗過程會出現(xiàn)表面蠟殘留而導致顆粒超標，在拋光和鏟片過程中也易出現(xiàn)碎片現(xiàn)象。有蠟貼片拋光加工精度直接和蠟膜厚度、蠟膜均勻程度和蠟膜粘性等因素相關，如何在有蠟貼片過程中提高加工精度，其關鍵在于對供蠟量、涂蠟轉速、烘烤溫度、陶瓷板溫度、貼片壓力等關鍵工藝的控制。另外硅片貼片的工藝操作均應在潔凈室內進行(車間至少不低于1000級，涂蠟機內部環(huán)境不低于10級)。由于自動有蠟貼片工藝難度較大，目前國內硅雙面拋光片加工多采用無蠟片，極少廠家可以采用手動或半自動有蠟貼片，更少有廠家生產區(qū)熔硅雙面拋光片。對于5英寸(直徑125mm)的雙面硅拋光片，目前國標規(guī)定指標(SEMI標準)為 "TTV<10ym, TIR<5ym, STIR<3 μ m，表面0. 3 μ m以上顆粒小于15個”，而國際上領先的拋光片廠商如日本信越Siinetu公司和德國瓦克Siltronic公司提供的拋光片的指標為 "TTV<5 μ m, TIR<3 μ m, STIR<1. 5 μ m,表面 0. 3 μ m 以上顆粒小于 5 個”。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是利用有蠟單面拋光機，優(yōu)化雙面拋光片的有蠟貼片技術，提供一種新的有蠟貼片工藝方法，從而制備具有國際領先水平的IGBT用區(qū)熔拋光片，填補國內拋光廠商在該領域的技術空白。本發(fā)明是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的IGBT用區(qū)熔單晶硅雙面拋光片的有蠟貼片工藝，其特征在于所述工藝包括如下次序的步驟
a)設定供蠟量貼蠟部的滴蠟量控制在1 1.5ml/次范圍，貼第一面和貼第二面設定
供蠟
量相同；
b)設定涂蠟轉速涂蠟后硅片高速旋轉，將蠟在硅片表面涂抹均勻，涂蠟轉速范圍設定，對于第一面既腐蝕面涂蠟轉速3000-40(K)rpm，對于第二面既拋光面涂蠟轉速
2000-3000rpm ；
c)烘烤溫度涂蠟結束后硅片被送進烘箱進行烘烤，以揮發(fā)掉蠟中的IPA等有機成分，溫度下限為70°C，上限為280°C，貼第一面和貼第二面時所設定的烘烤溫度相同；
d)陶瓷板溫度將貼蠟后的超薄區(qū)熔硅片放到已預熱的陶瓷板上進行貼片，陶瓷板溫度控制范圍為85 120°C，貼第一面和貼第二面時所設定的陶瓷板溫度相同；
e)貼片壓力使用氣囊對帶有蠟膜的硅片進行加壓，氣囊的壓力在15-25psi之間進
行調
整，貼第一面和貼第二面時所設定的貼片壓力相同；
根據上述方法，區(qū)熔硅片經有蠟貼片拋光工藝獲得的區(qū)熔硅雙面拋光片達到
厚度公差士5μπι;
TTV 彡3 μ m，TTV為總厚度偏差；
TIR:彡1.5 μ m，TIR為平整度；
STIR:彡1.5 ym, SIlR為局部平整度；(在面積為15*15mm拋光片測得表面局部平整度)表面潔凈度>0.3μπι顆粒數(shù)5個。本發(fā)明有益效果本技術對有蠟雙面拋光的貼片工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，并利用單面有蠟拋光設備制備出了有市場競爭力的區(qū)熔硅雙拋片。采用本方法經有蠟貼片工藝獲得的雙面硅拋光片，一次合格率可以穩(wěn)定達到95%以上；能解決拋光面自動涂蠟后幾何參數(shù)差、不易清洗干凈的問題，并能保證在拋光過程和鏟片過程中無碎片發(fā)生，使自動加工硅雙面拋光片的難度降低，提高了硅襯底片雙面質量，對器件和集成電路的電學性能、合格率有著極其重要的影響，其技術對滿足器件和大規(guī)模集成電路對襯底硅片越來越高的要求具有重大意義和實用價值。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結合實施例進一步詳細描述本發(fā)明 實施例1
下面對5英寸300 μ m厚的區(qū)熔硅雙面拋光片的有蠟貼片過程的實施例進行詳細描
述
實施硅片5英寸(直徑125mm)區(qū)熔硅化腐片，電阻率1000-3000 Ω . cm，厚度320 μ m，
數(shù)量2 片。加工設備有蠟貼片機，單面拋光機，去蠟清洗機；輔助材料蠟、陶瓷盤、粗拋光液、精拋光液、粗拋光布、精拋光布、去蠟劑、氨水、雙氧水、鹽酸、純水等；
工藝參數(shù)滴蠟量l.aiil，涂蠟轉速第一面(腐蝕面)3000rpm，對于第二面(拋光面) 3000rpm，烘烤溫度100°C，陶瓷盤溫度100°C，貼片壓力20psi。
加工過程
①將干潔凈硅化腐片送入貼片機上料臺，貼片機自動對硅化腐片進行貼蠟操作，陶瓷板貼片結束自動傳送到拋光機上準備拋光；
②拋光機進行拋光；
③拋光后，在卸片臺上對硅拋光片進行鏟片，將硅片從陶瓷板剝離；
④硅雙面拋光片從陶瓷盤鏟下后進行去蠟清洗；
⑤對清洗后硅片進行檢驗在強光燈下目檢表面有無劃道、崩邊等不良；用ADE7200檢測幾何參數(shù)；用顆粒度檢測儀檢驗表面潔凈度
表1 5英寸(125mm)硅雙面拋光片技術指標
(μ+ιι)πν TIR (μ m)ST1R(15*15.) (M>rj,3!iafiK 數(shù)(個)SEiI #ft+ 15<10 <5<3<15客戶i要求國_紐娜平±15《5 《3 <5 <3Kl. 5 1 ■ 5^lO <5本虧糖木±5《3 [ <1.5《1. 5<5
從表1中可以看出采取本專利技術加工的區(qū)熔硅雙面拋光片達到的技術指標達到或超過國際領先企業(yè)以及客戶要求的技術指標。本次實施根據表1第四列的標準對拋光片進行檢驗，2M片中合格221片，合格率為98. 66%,大于95%的合格率標準。
應用本發(fā)明，區(qū)熔硅雙面拋光片可以穩(wěn)定生產并且一次合格率可以穩(wěn)定達到95%以上；能解決拋光面自動涂蠟后幾何參數(shù)差、不易清洗干凈的問題，并能保證在拋光過程和鏟片過程中無碎片發(fā)生，使自動加工硅雙面拋光片的難度降低，提高了硅襯底片雙面質量。區(qū)熔單晶硅片為但不限于4英寸(直徑100mm)、5英寸(直徑125mm)或6英寸(直徑150mm)的單晶硅片，厚度從300 μ m至800 μ m,摻雜劑為As，P，Sb或B，晶向為<100>或 <111>，電阻率從1至IO4 Ω ；
該方法制備出的雙面拋光片可以用于但不限于功率器件和集成電路、特別是IGBT器件的原材料。上述詳細說明是有關本發(fā)明的具體說明，凡未脫離本發(fā)明精神的任何等效實施或變更，均屬于本發(fā)明的內容范圍。根據上述說明，結合本領域技術可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權利要求
1. IGBT用區(qū)熔單晶硅雙面拋光片的有蠟貼片工藝，其特征在于所述工藝包括如下次序的步驟設定供蠟量貼蠟部的滴蠟量控制在1 1. 5ml/次范圍，貼第一面和貼第二面設定供蠟量相同；設定涂蠟轉速涂蠟后硅片高速旋轉，將蠟在硅片表面涂抹均勻，涂蠟轉速范圍設定， 對于第一面既腐蝕面涂蠟轉速3000-40(K)rpm，對于第二面既拋光面涂蠟轉速: 2000-3000rpm ；烘烤溫度涂蠟結束后硅片被送進烘箱進行烘烤，以揮發(fā)掉蠟中的IPA等有機成分，溫度下限為70°C，上限為280°C，貼第一面和貼第二面時所設定的烘烤溫度相同；陶瓷板溫度將貼蠟后的超薄區(qū)熔硅片放到已預熱的陶瓷板上進行貼片，陶瓷板溫度控制范圍為85 120°C，貼第一面和貼第二面時所設定的陶瓷板溫度相同；貼片壓力使用氣囊對帶有蠟膜的硅片進行加壓，氣囊的壓力在15-25psi之間進行調整，貼第一面和貼第二面時所設定的貼片壓力相同；根據上述方法，區(qū)熔硅片經有蠟貼片拋光工藝獲得的區(qū)熔硅雙面拋光片達到 厚度公差士5μπι; TTV 彡3 μ m，TTV為總厚度偏差； TIR ^ 1. 5 μπι, TIR 為平整度； STIR:彡1.5 μπι, STIR為局部平整度； 表面潔凈度>0. 3μπι顆粒數(shù)5個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種IGBT用區(qū)熔單晶硅雙面拋光片的有蠟貼片工藝，工藝包括a、設定供蠟量貼蠟部的滴蠟量控制在1～1.5ml/次范圍，b、設定涂蠟轉速涂蠟后硅片高速旋轉，將蠟在硅片表面涂抹均勻，c、涂蠟結束后硅片被送進烘箱進行烘烤，以揮發(fā)掉蠟中的IPA等有機成分，d、在已預熱的陶瓷板上進行貼片，e、使用氣囊對帶有蠟膜的硅片進行加壓，根據上述方法，區(qū)熔硅片經有蠟貼片拋光工藝獲得的區(qū)熔硅雙面拋光片達到厚度公差±5μm；TTV≤3μm，TTV為總厚度偏差；TIR≤1.5μm，TIR為平整度；STIR(15*15mm)≤1.5μm，STIR為局部平整度；表面潔凈度>0.3μm顆粒數(shù)≤5個，其技術對滿足器件和大規(guī)模集成電路對襯底硅片越來越高的要求具有重大意義和實用價值。
文檔編號B24B29/02GK102490439SQ201110420559
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者劉振福, 孫晨光, 張宇, 武衛(wèi) 申請人:天津中環(huán)領先材料技術有限公司