微孔材料形成，以使它能夠與圓盤粘附。硬化后，該材料必須能夠讓表面不會(huì)堅(jiān)固。例如，采用商標(biāo)為“NEWMAN, pbl00-AD8”已知材料，其厚度為1.5_。
根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方法，支承座由多孔聚酯/聚胺酯組成，通過薄粘附膜在低溫下固定在圓盤上。例如，采用商標(biāo)為“R0DELWB20”已知材料，其厚度一般，包括粘附膜其厚度在0.5mm數(shù)量級(jí)或更薄。
一個(gè)沒有用來形成支承座的材料例子，即商標(biāo)為“RODEL DF200”已知材料，對(duì)于本發(fā)明來說，沒有足夠的多孔使得單晶硅片粘附性能夠防止拋光過程中單晶硅片橫向的運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)本發(fā)明的減薄方法的實(shí)現(xiàn)按下列步驟進(jìn)行。
單晶硅片最好先進(jìn)行化學(xué)腐蝕，例如對(duì)其背面進(jìn)行以減薄厚度。然后，單晶硅片至少在其背面進(jìn)行機(jī)械-化學(xué)拋光?；瘜W(xué)腐蝕終止時(shí)的單晶硅片厚度最好相應(yīng)于所期望的最終厚度，對(duì)要被拋光的每表面再加上至少20um。
在可能的研磨修整和機(jī)械-化學(xué)拋光間采用化學(xué)腐蝕的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是腐蝕可以幾百片地進(jìn)行，而拋光只能一片一片地進(jìn)行，或2到3片一組。因?yàn)橐欢ê穸鹊臏p薄所持續(xù)的時(shí)間基本一致，所以平均到每片的處理時(shí)間減少了。此外，在拋光過程中與加熱相關(guān)的破裂危險(xiǎn)可以避免，并且同一氈拋光的單晶硅片數(shù)量通過限制負(fù)荷而增加。
當(dāng)多微孔性支承座是新的時(shí)，為了提高單晶硅片與支承座間的粘附性，在將硅片定位進(jìn)行處理前要把它弄濕。此外，與圓盤相關(guān)的支承座最好用一個(gè)與拋光單晶硅片直徑相同的硅片擠壓，以在支承座上形成很淺的凹槽，這個(gè)凹槽優(yōu)化了將要放到支承座上拋光單晶娃片的橫向固定。
新支承座的準(zhǔn)備包括在設(shè)備圓盤上固定一個(gè)多孔性支承座。例如，如果是一個(gè)為支承座在低溫下固定的材料，就將支承座表面貼在圓盤的平面上，然后進(jìn)行擠壓，將支承座與圓盤間可能存在的所有空氣小氣泡擠出。這里，為支承座采用多微孔性材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)變得明顯。在擠壓過程中，支承座的自由面最好用干凈薄片保護(hù)，避免接下來單晶硅片鍵合表面中灰塵的侵入。
單晶硅片放置的進(jìn)行，是把與拋光面相對(duì)的單晶硅片表面放到支承座的自由面上。通過施加微小均勻壓力到硅片上，由于采用了多微孔性材料，在單晶硅片和支承座之間會(huì)產(chǎn)生使得貼在支承座上的單晶硅片被吸附的分子真空。當(dāng)然，要注意不要施加太大的壓力，因?yàn)楣杵嗳?，至少在加工前它是非常易碎的?br> 這個(gè)組合然后固定在單晶硅片舟中。然后，通過靠一個(gè)分配器提供拋光液，如液膠質(zhì)硅石和氫氧化鉀(KOH)溶液來進(jìn)行傳統(tǒng)的表面機(jī)械-化學(xué)拋光。
單晶硅片最終厚度直接與機(jī)械-化學(xué)拋光持續(xù)時(shí)間相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，最好進(jìn)行機(jī)械-化學(xué)拋光，直到單晶硅片厚度小于80um，并且最好在25到60um間也采用。
如果在硅片上做完電子器件后進(jìn)行單晶硅片減薄，那么修整是在單個(gè)平面上進(jìn)行(器件相對(duì)的表面)，相反地，在做完器件之前減薄硅片是在兩面進(jìn)行，尤其是制作功率器件。在這個(gè)例子中，單晶硅片的第一面首先修整。然后單晶硅片反過來修整第二面，直到期望的最終厚度。對(duì)于小于80um的最終厚度，單晶硅片兩面的拋光修整相對(duì)于單面來說，會(huì)改善所得單晶硅片翹曲容量。
為了在拋光周期結(jié)束時(shí)釋放單晶硅片，例如可采用單晶硅片與支承座間滑動(dòng)的尼龍線，最好采用厚度薄(例如80um的數(shù)量級(jí))的薄片，如非毛絨的紙片，它具有優(yōu)越性，尤其是如果在單晶硅片達(dá)到具有柔韌性的厚度之前要取下單晶硅片，為了減少或減小單晶硅片外圍裂痕的危險(xiǎn)時(shí)更具有優(yōu)越性。在這個(gè)例子中，粘附性導(dǎo)致取片阻力使得單晶硅片不會(huì)僅靠紙片就可以移動(dòng)，而是要對(duì)支承座和單晶硅片沖洗，如用水，這使得取片通過水重新進(jìn)入支承座氣孔而變得更容易。
根據(jù)本發(fā)明，采用厚度非常薄的硅片具有許多優(yōu)點(diǎn)。
第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所得單晶硅片的柔韌性。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于半導(dǎo)體器件制造來說具有許多有利之處。首先這種柔韌性使得單晶硅片較小脆性，尤其是比傳統(tǒng)單晶硅片要不易碎。這樣，在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，不管分立或集成電路，所采用的在不同加工臺(tái)之間進(jìn)行單晶硅片處理所帶來的危險(xiǎn)就會(huì)減小。
單晶硅片的柔韌性隨著厚度的減少而增加。例如，根據(jù)本發(fā)明，直經(jīng)為120_以及厚度為50um的單晶硅片可以在兩手指間夾住其邊緣，并且可以彎曲直到形成基本平行的U形。對(duì)于同一直徑，但厚度為25um的單晶硅片，類似的操作可使得兩條對(duì)邊相接觸。
單晶硅片的柔韌性導(dǎo)致所制造器件的柔韌性，尤其是一次性切割的集成電路芯片?，F(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明，加到非常薄單晶硅片上的各層金屬，表現(xiàn)出保持所做電路的柔韌性。為了制作一個(gè)柔韌的芯片，通常用作不同金屬層間的隔離的二氧化硅，可由更柔韌的材料取代，例如有機(jī)樹脂(例如聚酰亞胺)。
集成電路不僅柔韌，而且有彈性，這使得電路能夠恢復(fù)其結(jié)構(gòu)以及電學(xué)特性，這種特性優(yōu)點(diǎn)在于使得集成電路芯片可以變得更小的脆性。一個(gè)本發(fā)明尤為具有優(yōu)越性的應(yīng)用例子與所謂的“芯片”卡，“信用”卡或“預(yù)付”卡相關(guān)，在這些卡中，集成電路芯片包括在一個(gè)薄塑料卡中。在這樣一個(gè)應(yīng)用中，采用了芯片插入卡中的方式，卡能夠保持柔韌，而且因?yàn)橛捎谔幚碛脩舳鴵p壞芯片的危險(xiǎn)減少或減小，所以使得卡的壽命延長。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于非常薄的單晶硅片，例如形成功率器件的襯底，比較容易，也比較快地得到相似的摻雜水平。此外，也很明顯，在襯底上形成隔離井的隔離墻制作非常簡單，并且速度加快。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于N型襯底中的MOS功率晶體管的制作來說，在于制作的晶體管的開態(tài)漏-源電阻減少或減小。
當(dāng)然，本發(fā)明可能有各種變化，調(diào)整以及改進(jìn)，它們?yōu)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員所認(rèn)知。尤其是，盡管以上描述的機(jī)械-化學(xué)拋光形成了根據(jù)本發(fā)明的獲得極薄硅片的優(yōu)選方法，但是，其它減薄方法也可以使用。此外，硅片最終厚度的選取，尤其要根據(jù)所期望的柔韌性以及/或者制作功率器件所期望的厚度。
應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單晶硅片，其特征在于所述硅片具有小于SOum的均勻厚度，并且柔韌而且富有彎曲彈性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶硅片，其特征在于厚度在25到60um間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶硅片，其特征在于硅片作為半導(dǎo)體功率器件制造的襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶硅片，其特征在于在正面包括組成集成電路的元件。
5.一種單晶硅片減薄方法，其特征在于其步驟包括至少對(duì)硅片第一面進(jìn)行機(jī)械-化學(xué)拋光修整，以及只靠圓片第二面和固定設(shè)備的平面支承座間產(chǎn)生的分子真空將圓片懸掛到相對(duì)于拋光氈以擺線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)的固定設(shè)備上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單晶硅片減薄方法，其特征在于所述單晶硅片厚度在SOum以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單晶硅片減薄方法，其特征在于包括在進(jìn)行機(jī)械-化學(xué)拋光之前至少對(duì)圓片的第一表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕。
8.一個(gè)半導(dǎo)體功能器件，其特征在于包括權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的單晶硅片及權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的方法制備的厚度小于SOum的所述單晶硅片襯底。
9.一個(gè)集成電路芯片，其特征在于包括權(quán)利要求8所述半導(dǎo)體功能器件，厚度小于80um。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單晶硅片及單晶硅片的減薄方法及應(yīng)用。所述硅片具有小于80um的均勻厚度，并且柔韌而且富有彎曲彈性。所述單晶硅片減薄方法，包括至少對(duì)硅片第一面進(jìn)行機(jī)械-化學(xué)拋光修整，以及只靠圓片第二面和固定設(shè)備的平面支承座間產(chǎn)生的分子真空將圓片懸掛到相對(duì)于拋光氈以擺線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)的固定設(shè)備上。所述單晶硅片可以作為一個(gè)半導(dǎo)體功能器件的襯底，應(yīng)用于集成電路芯片上，使芯片厚度小于80um。本發(fā)明所得單晶硅片厚度基本均勻；在承受機(jī)械應(yīng)力時(shí)，厚度小于80um的單晶硅片會(huì)彎曲，不會(huì)破裂；另外，單晶硅片的柔韌性并沒有改變單晶硅作為半導(dǎo)體材料的功能；本發(fā)明工藝簡單易實(shí)施，成本低廉，適于規(guī)?；a(chǎn)。
【IPC分類】H01L21-306, H01L29-06, H01L29-16, H01L21-304
【公開號(hào)】CN104701358
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510073278
【發(fā)明人】袁建新
【申請(qǐng)人】南通奧斯特鞋業(yè)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日