[發明專利]通過加工單晶而制造多個半導體晶片的方法

有效

• 申請號: 201110113401.4
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102280380A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: H·厄勒克魯格;J·舒斯特
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;B28D5/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

技術領域

本發明涉及通過加工單晶而制造多個半導體晶片的方法，單晶的中心縱軸的取向偏離所期望的半導體晶片晶格取向。

背景技術

單晶半導體晶片通常是由通過在坩堝中或者以感應方式熔化的半導體材料逐漸在自身旋轉的種晶上結晶而獲得的單晶切割而成的。在此，產生具有作為幾何軸的中心縱軸的幾乎為圓形的錠。然后將錠修改成一個或多個圓柱形的晶塊，并將這些晶塊切割成具有特定晶體取向的半導體晶片。所述修改通常包括將單晶沿著垂直于單晶的中心縱軸的切面切割成晶塊，及將所述晶塊圍繞所述中心縱軸進行圓柱形磨削產生圓柱體形狀的晶塊。

通常將鋼絲鋸用于切割半導體晶片。內圓切割機原則上也是合適的，雖然其產率較低。鋼絲鋸具有由平行排列的鋸線形成的線排(wire?web)。在鋸切過程中，鋸線穿過所述晶塊，由此同時產生一定數量的半導體晶片，其對應于在穿過所述晶塊的鋸線之間的空隙的數量。應當盡可能完全地利用可供使用的線排，以使產率最優化。因此，通常將兩個或更多個晶塊彼此前后排列，并同時進行鋸切。

半導體晶片的客戶要求特定的晶格取向。半導體晶片正面的表面法向應當平行于代表特定晶格取向的向量，下面稱作所期望的晶格取向。

若晶塊的中心縱軸代表所期望的晶格取向，則產生具有所期望的晶格取向的半導體晶片，條件是在切割半導體晶片時通過晶塊的切面垂直于所述晶塊的中心縱軸。

但是存在產生具有錯誤取向的單晶的原因。若單晶的中心縱軸并不代表所期望的半導體晶片晶格取向，而是與代表該取向的晶軸形成夾角θ，則存在單晶的錯誤取向。例如若種晶已經是錯誤取向的或者在拉伸單晶期間產生錯誤取向，則這可以是非故意地發生的，或者例如若產生錯誤取向從而可以更簡單地消除位錯，實際上通常用于制造(110)取向的由硅組成的半導體晶片，則是故意的。

本發明涉及通過加工錯誤取向的單晶制造具有所期望的晶格取向的半導體晶片。

根據在JP?2000-323443?A2中所述的方法，首先將單晶切割成晶塊，其中切面垂直于單晶的中心縱軸。隨后圍繞代表所期望的半導體晶片晶格取向的晶軸磨削晶塊的圓周面。經磨削的晶塊具有斜圓柱體形狀，其端面并不垂直于所述晶軸。該方法的優點在于，若在將晶塊切割成半導體晶片期間切面的取向垂直于代表所期望的半導體晶片晶格取向的軸，則產生正確取向的圓形半導體晶片。該方法的一個缺點在于，在晶塊的端面上產生具有楔形截面的產品，其作為廢品降低該方法的產率。

根據在EP?1?498?516?A1中所述的方法，首先將單晶切割成晶塊，其中切面垂直于單晶的中心縱軸。隨后圍繞中心縱軸磨削晶塊，所述晶塊獲得圓柱體的形狀。經磨削的晶塊的端面垂直于其中心縱軸。在切割半導體晶片時，經磨削的晶塊的取向使得切面垂直于代表所期望的半導體晶片晶格取向的晶軸。該方法的一個缺點在于，在晶塊的端面上產生具有楔形截面的產品，其作為廢品降低該方法的產率。另一個缺點在于，晶塊必須在鋼絲鋸中進行取向。不可能在一次切割中切割多個短的晶塊，而且晶塊在鋼絲鋸中的取向是復雜的并且容易產生錯誤。缺點還在于，所切割的半導體晶片由于切面的位置而不是圓的，而是橢圓形的。

發明內容

本發明的目的在于提供不具有所述缺點的方法。

該目的是通過加工單晶而制造多個半導體晶片的方法而實現的，所述單晶的中心縱軸的取向偏離所期望的半導體晶片晶格取向，該方法包括

將以生長狀態存在的單晶沿著垂直于晶軸的切面切割成至少一個晶塊，所述晶軸代表所期望的半導體晶片晶格取向；

圍繞所述晶軸磨削所述晶塊的側面；及

將經磨削的晶塊沿著垂直于晶軸的切面切割成多個半導體晶片。

在實施該方法時，可以將經磨削的晶塊切割成具有所期望的晶格取向的半導體晶片，不會由于具有楔形截面的產品而產生產率損失。此外，還可以在幾乎完全利用可供使用的線排的情況下將兩個或更多個以短的間距或者相互接觸地彼此前后排列的晶塊同時切割成半導體晶片。若必須將較大直徑的比較短的晶塊切割成半導體晶片，則與此相關的經濟上的優點特別高。因此，優選將該方法用于制造名義直徑為300mm或450mm的由硅組成的半導體晶片，其中優選兩個或更多個經磨削的晶塊彼此前后排列，以同時將晶塊切割成半導體晶片。

該方法的起始產品是以生長狀態(as-grown)存在的、具有以上定義的意義上的錯誤取向的單晶，優選為相應的由硅組成的單晶。由中心縱軸與代表所期望的半導體晶片晶格取向的晶軸之間的夾角θ所表示的錯誤取向優選大于0°并且不大于2°，更優選不大于1°。