專利名稱：晶棒表面納米化制程及其晶圓制造方法
技術領域：
本發(fā)明系有關于一種晶棒表面納米化制程及其晶圓制造方法，尤指一種可降低切片的碎邊率之晶棒表面納米化制程及其晶圓制造方法。
背景技術：
日常生活中所使用之信息產品、信息家電等，例如手機、計算機之主機板、微處理器、內存、數(shù)字相機、PDA等電子產品，均具有由IC半導體所組成之運算單元，而所謂的IC就是利用晶圓經過各種半導體制程所制作之具有特定電性功能之電路組件。半導體加工制程可包含最初的長晶、進而至切片、研磨、拋光、清洗等相關步驟，其中在晶棒切割形成晶圓的過程，就直接決定出所生產之晶圓的數(shù)量，其更直接影響到半導體后段制程所產出的晶片數(shù)量，故提升晶棒切割的品質可連帶增加半導體產業(yè)的經濟效應。一般硅晶圓制程中需先針對晶棒進行機械加工，例如外圓輪磨后再進行切片。然而，前述的機械加工對于脆性較高的晶棒，可能導致較高的不良率，其主要原因在于高脆性之晶棒，切片時刀具造成的應力容易造成晶棒表面的脆裂，并在晶圓邊緣產生微小的裂痕，而使得后續(xù)的晶圓制程中易發(fā)生破片現(xiàn)象，嚴重影響晶圓制程的良率。

發(fā)明內容
本發(fā)明之目的之一，在于提供一種晶棒表面納米化制程及其晶圓制造方法，以在晶棒進行切片之前針對晶棒表面進行改質，以于晶棒表面制作出具有納米結構之微結構層，所述之具有納米結構之微結構層可強化晶棒表面強度，以降低切片的碎邊率。本發(fā)明實施例系提供一種晶棒表面納米化制程，系在晶棒進行切片步驟之前，先針對晶棒之至少一表面進行一表面處理步驟，以于該表面形成一具有納米結構之微結構層。本發(fā)明實施例系提供一種晶圓制造方法，包括以下步驟成型一晶棒，該晶棒系由一初始晶棒所加工成型，該晶棒具有一黏著面；進行一表面處理步驟，以于該黏著面形成一具有納米結構之微結構層；提供一載具，并成型一連接層于該黏著面之微結構層上，以利用該連接層將該晶棒固定于該載具上；進行一切片步驟。請注意，本發(fā)明實施例所指之“晶棒”、“初始晶棒”乃為泛指的名詞，實際上針對不同結晶態(tài)樣或各階段的加工制程后，產業(yè)界會以特定的名稱加以命名，然本發(fā)明可含括各種不同名稱的“晶棒”、“初始晶棒”。本發(fā)明具有以下有益的效果本發(fā)明主要利用表面處理方法將晶棒之至少一表面進行表面改質，以于晶棒表面生成淺層的納米結構層，該納米結構層并不會影響晶棒表面的特性；另外，該納米結構層可釋放切片時刀具造成的應力，故可有效強化晶棒表面的機械強度，以降低切片時晶棒邊角之崩角問題。為使能更進一步了解本發(fā)明之特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。、四

圖I系顯示本發(fā)明之晶棒表面納米化制程的流程圖。圖2系顯示本發(fā)明之晶圓制造方法的流程圖。圖3-5系顯不本發(fā)明之多晶棒的制程不意圖。圖6-9系顯示本發(fā)明之單晶棒的制程示意圖。圖10系顯示本發(fā)明之多晶棒(即晶棒)藉由連接層固定于載具上的示意圖。圖11系顯示本發(fā)明的圓棒(即另一態(tài)樣之晶棒)藉由連接層固定于載具上的示意圖。主要組件符號說明IOA 晶錠IOB 塊狀晶棒IOC 多晶棒 20A 粗棒 20B 單棒20C 分段單棒20D 圓棒101、201 側面101A.201A 黏著面11 連接層 12 載具SlOl S103、S201 S207 步驟
五具體實施例方式本發(fā)明提出一種晶棒表面納米化制程及其晶圓制造方法，該晶棒表面納米化制程主要系于晶棒進行切片步驟之前，先針對晶棒之至少一表面進行一表面處理步驟，使該表面上形成一具有納米結構之微結構層，所成型之微結構層可提供釋放應力的效果，以降低晶棒進行切片步驟的碎邊率(chipping ratio),進而提高晶圓制造的良率及品質。本發(fā)明所提出之晶棒表面納米化制程系利用濕蝕刻方式針對晶棒表面進行表面改質的處理，使晶棒表面生成納米結構，此納米結構的形態(tài)類似于草狀(grass-like)結構，故又可稱做娃草(silicon grass)結構,或稱做黑晶(black Si)現(xiàn)象,經過表面改質的處理后，晶棒表面在視覺上近乎呈現(xiàn)黑色，即代表入射光幾乎被晶棒表面所吸收，因此具有極佳的抗反射率。如圖I所示，本發(fā)明之晶棒表面納米化制程包括以下步驟步驟SlOl :制備蝕刻液。在具體實施例中，系選用氫氟酸(HF)溶液、水(即溶劑)、硝酸銀(AgNO3)溶液及過氧化氫(H2O2)溶液依照一預定比例進行混合。需注意的是，上述溶液的濃度可根據(jù)實際的制程進行調整；而在此實施例中，氫氟酸溶液的濃度約為49%，硝酸銀溶液的濃度約為0. 1M，而過氧化氫溶液的濃度約為39%。首先，在預定溫度下將濃度49%的氫氟酸溶液、濃度0. IM的硝酸銀溶液、濃度39%的過氧化氫溶液及水依照一預定比例混合均勻以配制成一酸性蝕刻液。該酸性蝕刻液即可作為用以蝕刻晶棒，在本具體實施例中，氫氟酸溶液、水、硝酸銀溶液及過氧化氫溶液之比例約為20 : 40 : I : 4。再者，混合液可以在溫度約為20°C (室溫)下配制而成。另外，在一變化實施例中，亦可選用硝酸、磷酸與溶劑等依照一預定比例均勻混合rfu 。步驟S103 :藉由該蝕刻液對晶棒(如硅晶棒)之表面進行表面處理，亦即操作者可以選取娃晶棒之一個或多個表面浸泡于上述酸性蝕刻液中，以于所浸泡之表面上形成前述之具有納米結構之微結構層。在本具體實施例中，系將該硅晶棒的一個表面(即后續(xù)涂布連接層之表面)浸泡于酸性蝕刻液中，以利用化學濕式蝕刻方式進行本發(fā)明之表面處理步驟，所選取之該硅晶棒的一個表面系浸泡于上述酸性蝕刻液約30秒至5分鐘，例如60秒，以于該表面形成有納米結構，實質上，該微結構層系為一淺層結構，其約成型于該表面下數(shù)納米至數(shù)十納米深，故對于該表面的微米等級之表面特性而言，該微結構層并不會造 成太大的影響(此部分將于后文以表面粗糙度進行說明)。以下將本發(fā)明之晶棒表面納米化制程應用于一晶圓制造方法，并進行相關實驗以具體說明本發(fā)明之功效，其中所述之晶圓制造方法包括以下步驟(如圖2)步驟S201 :成型一晶棒。首先，請配合圖3-5及圖6_9，其分別系為多晶棒及單晶棒的示意圖，值得說明的是，本發(fā)明所定義之「晶棒」可廣泛地解釋，并不特指某一制程所制作者。請先參考圖3-5，圖3顯示利用將原料多晶硅鑄造形成之晶錠IOA(Ingot)，晶錠IOA即為一種初始晶棒；接著，如圖5所示之割錠成塊的步驟，將晶碇IOA切方(squaring)、切割以形成近似四方柱形之塊狀晶棒IOB ;接著，如圖5所示，切方所得后進行拋光即為多晶棒10C(即本發(fā)明所稱之晶棒)，其可用于制造太陽能晶圓。又例如圖6-9，先利用拉晶等方法成長一粗棒20A，其亦為前述之初始晶棒，例如本領域常見之旋轉拉晶法，具體而言，可利用柴式拉晶法(Czochralski method,簡稱CZ法)，將晶種(seed crystal)浸入于石英坩堝內所形成之硅熔融液中，并使石英坩堝及晶種進行反向或同向旋轉，同時向上提拉晶種，藉以利用晶種為結晶核而使硅單晶成長于晶種下方以制作出粗棒20A ;又或者利用懸浮帶區(qū)法(floating zone method,簡稱FZ法)制作一粗棒20A等等；粗棒20A經過多個加工步驟后以成型為圓棒20D(即本發(fā)明所稱之晶棒)，例如，粗棒20A系先經過移除晶棒頭尾；再經過外圓輪磨等加工，使長成后的粗棒20A進行輪磨，以修整粗棒20A之不規(guī)則表面與結構的變質層，使粗棒20A呈適當?shù)膱A截面及所需的外徑(如圖7所示之單棒20B);再經過切割形成分段單棒20C ;接著，針對前述分段單棒20C進行一圓磨(輪磨)步驟，以去除分段單棒20C之表面因切割所形成的機械損傷層或結構的變質層，而形成圓棒20D(即本發(fā)明所稱之晶棒)。如圖5所示之實施例中，該多晶棒IOC具有四個側面101，操作者可選用上述四個側面101的其中之一為一黏著面IOlA(如圖10所示)，該黏著面IOlA系用于成型一連接層11，以利用該連接層11將多晶棒IOC固定于一載具12上，進而進行后續(xù)的切片步驟(此步驟將于后文再于以詳細說明)，且本發(fā)明所提出之晶棒表面納米化制程即可針對前述之黏著面IOlA進行納米化改質，以降低多晶棒IOC進行切片步驟的碎邊率。步驟S203 :進行一表面處理步驟，此步驟即為前述之晶棒表面納米化的步驟(即SlOl與S103);如同前述，先制備蝕刻液，例如先在預定溫度下將濃度49%的氫氟酸溶液、濃度0. IM的硝酸銀溶液、濃度39%的過氧化氫溶液及水依照一預定比例混合均勻以配制成一酸性蝕刻液，或是以硝酸、磷酸與溶劑等混合均勻以配制成另一蝕刻液；接著，將該黏著面IOlA浸入前述之酸性蝕刻液，使黏著面IOlA上形成一具有納米結構之微結構層。另一方面，由于黏著面IOlA必須成型有一連接層11，以利用該連接層11將多晶棒IOC固定于載具12上，進而進行后續(xù)的切片步驟，為了避免表面處理步驟影響該黏著面的表面特性，造成黏著面IOlA與連接層11的接著特性不佳，本發(fā)明特將傳統(tǒng)未經本發(fā)明表面處理步驟的晶棒(即對照例)與經本發(fā)明表面處理步驟的晶棒(即實驗例1、2)進行表面粗糙度的量測，以確保表面處理之蝕刻步驟不會影響?zhàn)ぶ鍵OlA與連接層11的接著強度，量測結果如表一所示，其中Ra表示中心線平均粗糙度；Rmax表示最大高度粗糙度,且由表一可知，經過晶棒表面納米化的蝕刻處理后，實驗例1、2的表面粗糙度依然接近于對照例，表示本發(fā)明之晶棒表面納米化處理不會影響?zhàn)ぶ鍵OlA與連接層11的接著強度。
權利要求
1.一種晶棒表面納米化制程，系在晶棒進行切片步驟之前，先針對晶棒之至少一表面進行一表面處理步驟，以于該表面形成一具有納米結構之微結構層。
2.如權利要求I所述之晶棒表面納米化制程，其中該表面處理步驟系針對該表面進行濕蝕刻。
3.如權利要求2所述之晶棒表面納米化制程，其中該表面處理步驟系將該表面浸入至少由氫氟酸溶液、硝酸銀溶液、過氧化氫溶液及溶劑依照一預定比例混合所得之酸性蝕刻液。
4.如權利要求3所述之晶棒表面納米化制程，其中該酸性蝕刻液中之該氫氟酸溶液、該溶劑、該硝酸銀溶液及該過氧化氫溶液之比例為20 : 40 : I : 4。
5.如權利要求2所述之晶棒表面納米化制程，其中該表面處理步驟系將該表面浸入至少由硝酸、磷酸與溶劑混合所得之蝕刻液。
6.如權利要求I所述之晶棒，其制造晶圓的方法包括以下步驟 成型一晶棒，該晶棒系由一初始晶棒所加工成型，該晶棒具有一黏著面； 進行一表面處理步驟，以于該黏著面形成一具有納米結構之微結構層； 提供一載具，并成型一連接層于該黏著面之微結構層上，以利用該連接層將該晶棒固定于該載具上； 進行一切片步驟。
7.如權利要求6所述之晶圓制造方法，其中該表面處理步驟系針對該黏著面進行濕蝕刻。
8.如權利要求7所述之晶圓制造方法，其中該表面處理步驟系將該黏著面浸入至少由氫氟酸溶液、硝酸銀溶液、過氧化氫溶液及溶劑依照一預定比例混合所得之酸性蝕刻液；或者該表面處理步驟系將該黏著面浸入至少由硝酸、磷酸與溶劑混合所得之蝕刻液。
9.如權利要求8所述之晶圓制造方法，其中該酸性蝕刻液中之該氫氟酸溶液、該溶劑、該硝酸銀溶液及該過氧化氫溶液之比例為20 : 40 : I : 4。
10.如權利要求6所述之晶圓制造方法，其中在進行一表面處理步驟的步驟中，更包括一將該晶棒的全表面制作出該具有納米結構的微結構層之步驟。
全文摘要
一種晶棒表面納米化制程，系在晶棒進行切片步驟之前，先針對晶棒之至少一表面進行一表面處理步驟，以于該表面形成一具有納米結構之微結構層；所述之具有納米結構之微結構層可強化晶棒表面的強度，以降低切片時的碎邊率。
文檔編號H01L21/02GK102732969SQ201110100068
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者徐文慶, 李建志, 楊昆霖, 錢俊逸 申請人:昆山中辰矽晶有限公司