[發明專利]一種偏晶向籽晶的加工方法

有效

• 申請號: 201210369339.X
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102873770A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 孫新利
• 申請（專利權）人: 孫新利
• 主分類號: B28D5/00
• 分類號: B28D5/00;B28D7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體硅單晶生長領域，特別涉及一種硅單晶偏晶向籽晶的制作方法，能夠實現精確晶向偏離，滿足外延襯底硅片等有偏晶向要求的硅片生產加工需求，可降低生產損耗，提高出片率，減少加工量。

背景技術

對于半導體硅片而言，按照表面加工方式的不同及器件制作前加工工序延生程度可分為切割片、研磨片、拋光片、外延片等。按照晶向區分主要有<111>、<100>、<110>晶向，其中又以<111>、<100>晶向最為常見。因器件制作工藝或芯片工藝要求不同會對硅片的晶向偏離有不同的要求，按照此要求又可分為正晶向硅片和偏晶向硅片。偏晶向硅片一般有偏離2.5°和4°兩種，兩者主要差異在于其后道加工時外延工藝有所不同。

硅單晶生長的屬于二維臺階生長機制，晶體的晶向是由籽晶晶向決定的，<111>籽晶生長得到的晶體的晶向就是<111>晶向。對于普通硅片而言，無特殊要求情況下一般要求晶向為正晶向。目前單晶生長均采用正晶向籽晶進行晶體生長。為了得到偏晶向硅片，需要將正晶向的單晶棒偏離原始晶向進行切割方可得到偏晶向硅片。晶棒的偏離距離和偏離程度由晶向偏度大小和晶棒長度決定，晶向偏度要求越大，晶棒偏離越大；晶棒越長，晶棒偏離距離越大。

目前一般切割均采用多線切割工藝進行單晶棒切割，多線切割設備切割偏晶向硅片要求晶棒按照指定晶向偏度粘好在夾具上，并安裝至多線切割設備上，多線切割設備屬于精密加工設備，加工倉內空間有限，如果晶棒偏離過大，會導致晶棒超出加工倉水平寬度范圍，多線切割過程中隨著晶棒下降，晶棒將會碰觸到加工倉邊緣，造成嚴重掉片，斷線等生產事故。晶向偏度大的情況下甚至會導致晶棒直接與多線切割機噴砂裝置觸碰，無法實現切割。

同時單晶晶棒切割時晶向偏離大會造成晶棒兩端出現大量的不完整硅片，無法利用，增加了晶棒損耗，極大降低的出片率，影響生產效率和成本。

此外，對于晶向偏度較大的情況切割成功的硅片屬于典型的“橢圓片”，這種硅片在常規倒角加工過程中存在一定的加工難度，由于硅片形狀為橢圓，難以實現精確對中，倒角過程中存在邊緣去厚量不一致，嚴重時甚至無法實現倒角。如果不需要進行倒角的硅片也會在后道器件加工過程中因為硅片形狀的“橢圓性”，引入各種加工異常，如光刻圖形偏移等問題。

專利CN?101537666A《大偏角籽晶的加工方法》主要描述一種砷化鎵用得大偏角籽晶加工方法，該方法適用大偏轉角度，其中涉及的<111>面晶向偏角為13～22°，難以實現精確控制，且該方法適用砷化鎵單晶，砷化鎵單晶為化合物元素單晶，與硅單晶單一元素單晶在晶體晶向上還是有一定區別，無法適用。

發明內容

本發明的目的是提供一種硅單晶偏晶向籽晶的加工方法，以特定方向上的偏晶向籽晶生長偏晶向單晶，用于加工偏晶向硅片，使得硅單晶晶棒在多線切割加工前實現全部或部分晶向偏移，減少多線切割時晶向偏離程度；降低粘棒時晶向偏離；減少硅片橢圓度，減少倒角異常；同時還能減少切割損耗，增加出片率。

本發明公布的偏晶向籽晶的晶向偏離有特定指向，其偏離方向是指OF面(所謂OF面為國標中定義的偏晶向硅片指定的晶向偏離面)上偏離，即根據生長軸線確認主參考面位置，沿著晶棒的主參考面軸向向最近的<110>晶向偏離一定角度，一般1.5～3°。

為解決上述技術問題，本發明采用如下方法：

1、選取一段未滾圓的無位錯硅單晶晶棒，長度約130～140mm。

2、根據生長軸線選取主參考面位置，并用金剛筆在晶錠端面做好標記。

3、將做好標記的晶錠進行外徑一次滾圓。

4、將滾圓好的晶錠置于X-ray晶向衍射儀上，打開X-ray晶向衍射儀設備，進行點檢確認，并將參考面標記側對準射線測試端面，尋找準確的<110>參考面位置，并做好標記。

5、根據X-ray晶向衍射儀精確查找助參考面位置確認最近距離的OF面，主參考面法向垂直，所謂OF面為偏晶向硅片指定的晶向偏離面。

6、將做好標記的晶錠進行黏膠，黏膠位置為主參考面位置，待膠干后將晶錠置于內圓切割機上進行晶向偏離切割。

7、調整內圓切割機定位系統，使晶錠偏向OF面，切割晶錠端面。

8、將切割好的晶錠端面置于X-ray晶向衍射儀上進行晶向測試，確認晶向偏離度。

9、多次重復7～8步驟可以得到端面晶向在OF面偏離指定角度，一般為1.5～3°。