專利名稱：具有不對稱邊緣輪廓的硅片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有不對稱邊緣輪廓的硅片及其制造方法，屬于在大量生產(chǎn)制造工藝中 利用硅片作為襯底的半導(dǎo)體器件制造方法。
技術(shù)背景采用傳統(tǒng)的襯底硅片制造方法，硅片需要經(jīng)過如下步驟切片、倒角、研磨、腐蝕、一側(cè)或雙側(cè)拋光。倒角后的硅片邊緣輪廓有T型和R型兩種(如圖1和圖2所示)，都屬于對稱 輪廓，即硅片的正反兩個(gè)表面，其邊緣輪廓是一致的。在后續(xù)的晶片加工過程中，硅片會進(jìn) 行背面減薄作業(yè)，如附圖l、圖2、圖3中箭頭下方圖形所示，最終厚度t通常會在大約100 um左右，采用傳統(tǒng)倒角方法制造的硅片，背面減薄后其邊緣會呈現(xiàn)銳角(一般在大約5。到 50°之間)，如附圖l、圖2中所示，這些銳角部分在加工過程中，容易出現(xiàn)邊緣破損、缺口 甚至是碎片，誘發(fā)工藝缺陷，產(chǎn)生顆粒污染、導(dǎo)致制程合格率降低。發(fā)展傳統(tǒng)技術(shù)來制造具有不對稱邊緣輪廓的硅片。例如，中國專利No. 03155614. 0公開 了一種具有不對稱邊緣輪廓的半導(dǎo)體晶片，構(gòu)造這些邊緣輪廓以減少薄膜殘余物的量、抑制在晶片的上表面上再沉積殘存顆粒，這些邊緣輪廓的存在被描述為可獲得半導(dǎo)體器件加工的 較高合格率。美國專利No. 5021862、 No. 5045505、 No. 5110764也公開了具有不對稱邊緣輪廓 的半導(dǎo)體晶片。這些邊緣輪廓具有沿著晶片的前、后表面的圓周邊緣形成的斜邊部分。圓周 邊緣被描述作為防止在操作晶片期間碎片。盡管發(fā)展了半導(dǎo)體晶片加工技術(shù)和傳統(tǒng)上使用了具有不對稱邊緣輪廓的半導(dǎo)體晶片，但 還繼續(xù)存在對半導(dǎo)體晶片制造方法的需要，使得晶片較少受到由晶片邊緣形成的銳角所誘發(fā) 的工藝缺陷的影響。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對己有技術(shù)中存在的不足，提供了一種具有不對稱邊緣輪廓的硅片 及其制造方法。這種硅片在下階段減薄的加工后，邊緣不會成銳角(如圖3中箭頭下方圖形 所示)，減少邊緣破損的可能，提高成品生產(chǎn)率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種具有不對稱邊緣輪廓的硅片，硅片邊緣輪廓參照圖(4)，包括從硅片上表面環(huán)繞過硅片先端面至硅片下表面的輪廓，其特征在于所述的硅片先端面輪廓為一直線，硅片上表面至硅片先端面之間過渡邊緣輪廓為一段圓弧EP1，圓弧EP1與硅片先端面相切而與硅片上表面相交；硅片下表面至硅片先端面之間過渡邊緣輪廓為一長斜邊和一段圓弧EP2，所述的長 斜邊與硅片下表面成a角，所述的圓弧EP2分別與長斜邊和硅片先端面相切。上述的圓弧EP1的圓弧半徑R1和圓弧EP2的圓弧半徑R2為30 250um,所述的角度a 為5° 30° ,硅片先端邊緣直線段的厚度為100 400um，圓弧EP1與硅片上表面交點(diǎn)至硅 片先端面的距離A為1 140ym，下表面長斜邊與硅片下表面交點(diǎn)至硅片先端面的距離B為 100 800um。一種具有不對稱邊緣輪廓的硅片的制備方法，用于制備上述的具有不對稱邊緣輪廓的硅 片，其特征在于加工步驟為a. 將半導(dǎo)體硅晶體切成具有上下表面的至少一個(gè)半導(dǎo)體硅晶片；b. 對半導(dǎo)體硅晶片的周圍邊緣實(shí)施倒角，實(shí)現(xiàn)下表面邊緣輪廓；而上表面留有拋光余量， 該拋光余量的厚度為D， D的數(shù)值為1 25um;圓弧EP1 (3)與上表面(1)之間以 斜邊(2)連接；c. 對倒角后的硅片的上下表面實(shí)施研磨；d. 對研磨后的硅片進(jìn)行腐蝕處理；e. 對腐蝕后的硅片的上表面實(shí)施拋光，拋光去除預(yù)留拋光余量厚度D，使上表面與圓弧 EP1 (3)相交，實(shí)現(xiàn)上表面邊緣輪廓。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)發(fā)明提供的 硅片，其邊緣輪廓包括從硅片上表面環(huán)繞過硅片先端面至硅片下表面的輪廓，所述的硅片先 端面輪廓為一直線；硅片上表面至硅片先端面之間過渡邊緣輪廓為一段圓弧EP1,圓弧EP1 與硅片上表面相交而與硅片先端面相切；硅片下表面至硅片先端面之間過渡邊緣輪廓為一長 斜邊和-段圓弧EP2，所述的長斜邊與硅片下表面成a角，所述的圓弧EP2分別與長斜邊和 硅片先端面相切。在下道工序?qū)杵M(jìn)行減薄加工后，邊緣不會成銳角，在加工過程中不易 出現(xiàn)邊緣破損、缺口和碎片的現(xiàn)象，減少顆粒污染，提高制程合格率。


圖1為硅片的T型對稱邊緣輪廓示意圖。圖2為硅片的R型對稱邊緣輪廓示意圖。圖3為硅片的不對稱邊緣輪廓示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例硅片的不對稱邊緣輪廓示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例倒角后拋光前硅片的不對稱邊緣輪廓示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例倒角后硅片上表面寬幅計(jì)算公式推導(dǎo)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下參見圖4，本發(fā)明的具有不對稱邊緣輪廓 的硅片，其邊緣輪廓由圓弧和直線組成，呈不對稱形狀。本硅片的上表面l、下表面7、硅片 先端面4為直線部分，上表面1通過圓弧EP1 3與硅片先端面4相連，硅片先端面4通過圓 弧EP2 5和斜邊6與下表面7相連。硅片先端面4與圓弧EP1 3、 EP2 5相切，圓弧EP1 3 與上表面l相交、圓弧EP2 5與斜邊6相切。參見圖4和圖5，圖中的符號所代表的名詞為"T"表示半導(dǎo)體硅片拋光后的厚度。"上 表面"表示單面拋光工藝中的拋光表面l，也往往是后續(xù)IC線路的鋪設(shè)面。"下表面"表示 單面拋光工藝中的非拋光表面2，也就是前述背面減薄處理中所減薄的背面。"下表面斜邊" 表示倒角后沿硅片下表面的圓周邊緣形成的成斜角邊6。"硅片先端面"表示硅片邊緣最外側(cè) 的直線部分4。 "C"表示硅片的先端厚度，定義為硅片邊緣最外側(cè)的直線部分的厚度。其數(shù) 值一般指示在100um到400um之間的距離。"R1"表示上表面邊緣輪廓的先端半徑。"R2" 表示下表面邊緣輪廓的先端半徑。Rl、 R2的數(shù)值一般指示在30 250um之間的距離。"EP1 "表示上表面邊緣輪廓的圓弧3，定義為與硅片先端面相切、而與硅片的上表面相交的一段 圓弧。"EP2"表示下表面邊緣輪廓的圓弧5，定義為與硅片先端面及硅片的下表面斜邊相切 的一段圓弧。"e 1"表示上表面邊緣輪廓圓弧部的夾角。角e 1指示在大約5°到70°之間 范圍內(nèi)的夾角。"9 2"表示下表面邊緣輪廓圓弧部的夾角。角0 2指示在大約60。到85°之 間范圍內(nèi)的夾角。9 l《9 2。 " a "表示下表面邊緣斜邊與硅片下表面的夾角。角a指示在大 約5°到30°之間范圍內(nèi)的夾角。"A"表示上表面l的倒角寬幅，指示為硅片上表面l與硅 片邊緣圓弧3交界點(diǎn)到硅片先端面4的垂直距離。其數(shù)值指示為R1x(1-- COS01), —般情況為 1 140ym。 "B"表示下表面7的倒角寬幅，指示為硅片下表面7與硅片下表面斜邊6交界點(diǎn) 到硅片先端面4的垂直距離。其數(shù)值為100 y m 800 u m。 本實(shí)施例硅片的制造方法，包含如下步驟1) 將半導(dǎo)體硅晶體切成具有上、下表面的至少一個(gè)半導(dǎo)體硅晶片；2) 對半導(dǎo)體硅晶片的周圍邊緣實(shí)施倒角，以實(shí)現(xiàn)下表面的邊緣輪廓，這里參照附圖5所示； "T。"表示半導(dǎo)體硅片倒角后的厚度，T?！礣。 "al"表示倒角后上表面邊緣斜邊與硅片上表面的夾角，角al二角a。 "A。"表示倒角后硅片上表面的寬幅，指示為硅片上表面1與硅片 上表面斜邊2交界點(diǎn)到硅片先端面4的垂直距離，A?！礎(chǔ)。 "D"表示上表面的拋光余量，指示 為上表面斜邊2與圓弧EP1 (3)的相切點(diǎn)到硅片上表面1的垂直距離。其數(shù)值一般情況為l 25ixm。與常見的一次成型的加工方法不同，對于本發(fā)明所述的非對稱倒角品需要采用特殊的 "中心定位分段倒角法"進(jìn)行加工。其原理是設(shè)定硅片的厚度中心線為基準(zhǔn)面，通過調(diào)整硅 片的推進(jìn)距離，分別對硅片邊緣的先端部、上表面邊緣、下表面邊緣分別進(jìn)行倒角，以取得 所期望的邊緣輪廓。3) 對倒角后的硅片上表面l、下表面7實(shí)施研磨；4) 對研磨后的硅片進(jìn)行腐蝕處理(采用酸性藥液)5) 對腐蝕后的硅片的上表面1實(shí)施拋光，拋光的去除量為厚度D，去除上表面斜邊2，使得 上表面1與圓弧EP1 3相交，以實(shí)現(xiàn)上表面邊緣輪廓。根據(jù)本發(fā)明提供的硅片制造方法，在加工過程中，硅晶片的倒角寬幅會隨著硅片厚度的 減薄而縮短。如附圖6所示之硅片上表面1邊緣輪廓，"X"表示拋光后硅片的最終寬幅；"Y" 表示發(fā)生在圓弧部分的寬幅隨厚度變化而變化的量；"Z"表示發(fā)生在斜邊部分的寬幅隨厚度 變化而變化的量；"a"表示發(fā)生在斜邊部分的厚度變化量；"b"表示發(fā)生在圓弧部分的厚度 變化量；"c"表示拋光后硅片的厚度分布在圓弧部分的量。其數(shù)值指示在O到t之間范圍內(nèi) 的距離。(t為附圖3所示的硅片在背面減薄之后的最終厚度)"R1"表示圓弧部分的先端半 徑；"a "表示拋光后硅片圓弧頂端與先端圓弧圓心所成連線與硅片表面平行線的夾角； 表示倒角后硅片圓弧頂端與先端圓弧圓心所成連線與拋光后硅片圓弧頂端與先端圓弧圓心所 成連線的夾角。在附圖6中為兩虛線之間的夾角。當(dāng)?shù)菇菍挿S厚度變化而產(chǎn)生的變化發(fā)生在圓弧部分時(shí)，即附圖6中寬幅Y所示部分， 寬幅變化量與厚度變化量之間的關(guān)系滿足如下公式丫_ [cosa-cos(a+(3)]xb sjn(a+(3)-sin當(dāng)?shù)菇菍挿S厚度變化而產(chǎn)生的變化發(fā)生在直線部分時(shí)，即附圖6中寬幅Z所示部分， 寬幅變化量與厚度變化量之間的關(guān)系滿足如下公式3sin e本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是此處參考圖3，構(gòu)造這樣的硅片邊緣，可使硅片在背面減薄處理后， 邊緣仍然保持直角和光滑的圓弧部分，從而避免出現(xiàn)邊緣破損、缺口甚至是碎片，減少工藝 缺陷誘發(fā)可能，減少顆粒污染的產(chǎn)生，提高了制程合格率。
權(quán)利要求
1.一種具有不對稱邊緣輪廓的硅片，硅片邊緣輪廓包括從硅片上表面(1)環(huán)繞過硅片先端面(4)至硅片下表面(7)的輪廓，其特征在于所述的硅片先端面輪廓為一直線；硅片上表面(1)至硅片先端面(4)之間過渡邊緣輪廓為一段圓弧EP1(3)，圓弧EP1(3)與硅片上表面(1)相交而與硅片先端面(4)相切；硅片下表面(7)至硅片先端面(4)之間過渡邊緣輪廓為一長斜邊(6)和一段圓弧EP2(5)，所述的長斜邊(6)與硅片下表面(7)成α角，所述的圓弧EP2(5)分別與長斜邊(6)和硅片先端面(4)相切。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有不對稱邊緣輪廓的硅片，其特征在于所述的圓弧EP1 (3)的 圓弧半徑R1和圓弧EP2 (5)的圓弧半徑R2為30 250um，所述的角度a為5。 30° , 硅片先端邊緣直線段的厚度為100 400ym，圓弧EP1 (3)與硅片上表面(1)交點(diǎn)至硅 片先端面(4)的距離A為1 140tim，長斜邊(6)與硅片下表面(7)的交點(diǎn)至硅片先 端面(4)的距離B為100 800ym。
3. —種具有不對稱邊緣輪廓的硅片的制備方法，用于制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不對稱 邊緣輪廓的硅片，其特征在于加工步驟為a. 將半導(dǎo)體硅晶體切成具有上下表面的至少一個(gè)半導(dǎo)體硅晶片；b. 對半導(dǎo)體硅晶片的周圍邊緣實(shí)施倒角，實(shí)現(xiàn)下表面邊緣輪廓，而上表面留有拋光余量， 該拋光余量的厚度為D， D的數(shù)值為1 25iim;圓弧EP1 (3)與上表面(1)之間以 斜邊(2)連接；c. 對倒角后的硅片的上下表面實(shí)施研磨；d. 對研磨后的硅片進(jìn)行腐蝕處理；e. 對腐蝕后的硅片的上表面實(shí)施拋光，拋光去除預(yù)留拋光余量厚度D，使上表面與圓弧 EP1 (3)相交，實(shí)現(xiàn)上表面邊緣輪廓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有不對稱邊緣輪廓的硅片及其制造方法。本硅片的邊緣輪廓包括從硅片上表面環(huán)繞過硅片先端面至硅片下表面的輪廓，硅片先端面輪廓為一直線，硅片上表面至硅片先端面之間過渡邊緣輪廓為一段圓弧EP1，圓弧EP1與硅片先端面相切而與硅片上表面相交；硅片下表面至硅片先端面之間過渡邊緣輪廓為一長斜邊和一段圓弧EP2，長斜邊與硅片下表面成α角，圓弧EP2分別與長斜邊和硅片先端面相切。本硅片的制造方法是切片、倒角而上表面留有拋光余量；上下表面研磨、腐蝕處理、上表面拋光去除預(yù)留的拋光余量。本硅片在下階段減薄加工后，邊緣不會成銳角，減少邊緣破損的可能，提高成品合格率。
文檔編號H01L23/00GK101226904SQ20081003306
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者漪 洪 申請人:上海申和熱磁電子有限公司;上海漢虹精密機(jī)械有限公司