一种制作双层结构硅片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体材料加工技术，特别是涉及一种制作双层结构硅片的方法。
【背景技术】
[0002]双层结构硅片在半导体器件领域中应用较广泛，目前实现双层结构硅片较普遍的方法有外延生长法、扩散法。外延生长法比较普遍，但如果掺杂剂量过大，外延层的晶体学、电学参数难以保证，并且外延层过厚容易出现外延缺陷和翘边现象；扩散法可以实现一定深度的扩散层，但对于扩散深度更大的则无能为力，同时，扩散法只能形成缓变结，不能形成突变结，难以满足高端器件对界面的要求。因此，外延生长法和扩散法对双层结构硅片的电阻率以及厚度有较大的限制，使用键合的方法制作双层结构硅片更加灵活。直接键合技术工艺简单，无需任何粘合剂和外加电场，可以成功地代替高阻厚外延层和制备良好的SOI材料，因而在电力器件和高速高压集成电路中有着十分广阔的应用前景，已广泛用于制造各种半导体器件。
[0003]无论是用来提供SOI材料还是用来提供作为电力电子器件或传感器的衬底材料，都需要对键合后的硅片进行减薄，以使键合片器件工作层达到所需要的厚度，键合界面是否良好直接影响减薄加工的进行，界面处的空洞会降低键合强度，并且容易导致硅片在后续加工过程中发生破损，降低键合片加工成品率，因而，键合技术最终能否实现实用化的关键在于键合界面质量的控制。虽然目前的键合技术已经逐步成熟，但由于键合前的硅片自身存在边缘缺陷、机械损伤以及一定的边缘起伏，键合后双层结构硅片界面的边缘处极易出现空洞，需要减少键合片边缘空洞以降低对后续加工的影响。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服现有技术的不足，消除键合片边缘空洞区域，提高键合片后期加工的成品率，特别研发一种制作双层结构硅片的方法。
[0005]本发明采取的技术方案是:一种制作双层结构硅片的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
步骤一.硅片直接键合:将两片经过清洗活化后的硅片的抛光面进行直接键合；步骤二.超声波扫描:使用超声波扫描显微镜对键合片界面进行扫描，找到空洞聚集区域；
步骤三.激光割圆:根据键合界面扫描图像设定切割区域，利用计算机控制系统确定切割位置，切割位置与晶片边缘之间为空洞聚集区，激光直接作用于晶片表面切割位置；步骤四.边缘倒角:对激光割圆后的硅片进行边缘倒角，去除边缘2±0.5mm ;
步骤五.减薄:使用800?2000 #砂轮对边缘倒角后的硅片进行双面磨削，减薄至所需厚度。
[0006]本发明的优点及效果在于:可将任意厚度、尺寸和电阻率的硅片进行键合，激光割圆可控制割圆区域大小，进而可获得多种尺寸的双层结构硅片。激光直接作用于晶片表面切割位置，去除空洞区域，可达到无应力、无崩边、无热损伤、无污染、无水化的切割效果。键合片边缘空洞区通过激光割圆的方法去除后，双层结构硅片界面良好、清晰且无空洞。
【具体实施方式】
[0007]下面结合实施例对本发明的技术方案作以下详细描述:
实施例1:利用直接键合的方式得到原始的双层结构硅片，直径为100mm，厚度为810 μ mD
[0008]使用超声波扫描显微镜对键合界面进行分析，键合良好区域无空洞，键合不良区域存在空洞，大多集中在硅片边缘。对键合硅片进行边缘倒角，去除2_，使用2000#砂轮进行双面磨削，去除量为300 μπι时，硅片边缘区域多处发生破损。
[0009]实施例2:利用直接键合的方式得到原始的双层结构硅片，直径为120mm，厚度为812 μ m0
[0010]使用超声波扫描显微镜对键合界面进行分析，观察空洞聚集区域的位置，在硅片上选定切割区域，划出切割位置，激光直接作用于该切割位置，对该双层结构硅片进行加工，激光割圆去除边缘20mm，使用超声波扫描显微镜对键合界面进行分析，空洞区域被切除，数量明显减少。对激光割圆后的键合硅片进行边缘倒角，去除2mm，使用2000#砂轮进行双面磨削，去除量为300 μπι时，硅片未发生破损，进一步减薄至所需厚度，未发生破损。
[0011]经实施例2验证说明:双层结构硅片经过直接键合、超声波扫描后采用激光割圆的方式去除边缘空洞区，后期减薄加工效果良好。
【主权项】
1.一种制作双层结构硅片的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一.硅片直接键合:将两片经过清洗活化后的硅片的抛光面进行直接键合；步骤二.超声波扫描:使用超声波扫描显微镜对键合片界面进行扫描，找到空洞聚集区域； 步骤三.激光割圆:根据键合界面扫描图像设定切割区域，利用计算机控制系统确定切割位置，切割位置与晶片边缘之间为空洞聚集区，激光直接作用于晶片表面切割位置；步骤四.边缘倒角:对激光割圆后的硅片进行边缘倒角，去除边缘2±0.5mm ; 步骤五.减薄:使用800?2000 #砂轮对边缘倒角后的硅片进行双面磨削，减薄至所需厚度。
【专利摘要】本发明公开了一种制作双层结构硅片的方法，该方法包括直接键合、超声波扫描、激光割圆、边缘倒角、减薄等步骤，通过直接键合的方法获得原始双层结构硅片，使用超声波扫描显微镜对键合片界面进行扫描，找到键合空洞聚集区域，利用激光割圆的方法去除空洞区，再进行边缘倒角、减薄获得所需尺寸和厚度的双层结构硅片。本方法有以下几个优点：①可将任意厚度、尺寸和电阻率的硅片进行键合，激光割圆可控制割圆区域大小，进而可获得多种尺寸的双层结构硅片；②激光直接作用于晶片表面切割位置，去除空洞区域，可达到无应力、无崩边、无热损伤、无污染、无水化的切割效果；③该方法获得的双层结构硅片界面良好、清晰且无空洞。
【IPC分类】H01L21/304, B23K26/38, B23K26/402
【公开号】CN105023839
【申请号】CN201510414594
【发明人】陈晨, 杨洪星, 赵 权, 张伟才, 武永超, 刘玉岭, 韩焕鹏, 何远东
【申请人】中国电子科技集团公司第四十六研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月15日