[發明專利]一種加工厚層外延用硅單晶片的倒角砂輪及倒角方法

有效

• 申請號: 201310363809.6
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103394982A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 張偉才;陶術鶴;陳建躍;康洪亮;趙權
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十六研究所
• 主分類號: B24B9/16
• 分類號: B24B9/16
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

技術領域

本發明涉及硅單晶片的加工，尤其涉及一種加工厚層外延用硅單晶片的倒角砂輪及倒角方法。

背景技術

在VDMOS、IGBT等電力電子器件中，厚層外延用硅單晶片常作為關鍵原材料。硅單晶片在厚層外延生長中，邊緣特別容易出現“外延冠”或滑移線缺陷，給后續應用帶來不良影響。

厚層外延的邊緣缺陷，主要由硅單晶片的邊緣質量問題引起。一方面，硅單晶片邊緣由于晶向的原因，在外延生長中具有比硅單晶片表面更高的沉積速率，如果硅單晶片邊緣的面幅過小或角度過大，容易在邊緣形成擠壓應力，且這種應力隨著外延厚度的增加而增大，最終造成邊緣滑移線缺陷。另一方面，硅單晶片邊緣粗糙度也是影響外延生長的重要因素，邊緣的局部粗糙區域容易變為成核中心，造成邊緣形貌畸變。

硅單晶片的邊緣質量主要由倒角工藝決定。硅單晶片倒角是在切片后，利用砂輪磨削晶片邊緣，去除棱角、毛刺、崩邊甚至裂紋，使晶片邊緣呈圓弧形或梯形。為降低邊緣粗糙度，通常在粗倒角后，再進行精倒角，以消除粗倒造成的邊緣損傷。但是，現有的倒角方法不能滿足厚層外延生長用硅襯底片的需要，其主要原因是精倒角加工未能完全消除粗倒角加工后留下的粗糙形態，因此，硅單晶片的邊緣存在局部粗糙區域。

發明內容

鑒于上述現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種加工厚層外延用硅單晶片的倒角砂輪及倒角方法，本方法利用設計的倒角砂輪槽直徑和半角度均較大，而且槽深度小的砂輪進行粗倒角，獲得相對窄的邊緣面幅，再利用倒角砂輪槽直徑和半角度均較小，而且槽深度大的砂輪進行精倒角，獲得相對較寬的邊緣面幅。邊緣面幅的擴大，可保證精倒角能完全消除粗倒角留下的粗糙形態。通過對砂輪轉速、倒角圈數和倒角速率的優化，將倒角帶來的邊緣損傷程度降至最低，為厚層外延生長創造良好條件。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種加工厚層外延用硅單晶片的倒角砂輪，其特征在于，所述倒角砂輪包括數個粗倒角砂輪槽和數個精倒角砂輪槽，粗倒角砂輪槽直徑φr比待加工硅單晶片厚度T小120～150μm，粗倒角砂輪槽半角度θr為18～22°，粗倒角砂輪槽深度Dr為1000±100μm，粗倒角砂輪槽金剛石粒度為600～1000#；精倒角砂輪槽直徑φf比待加工硅單晶片厚度T小160~180μm，精倒角砂輪槽半角度θf為11°，精倒角砂輪槽深度Df為1500±100μm，精倒角砂輪槽金剛石粒度為1000～2000#。

一種加工厚層外延用硅單晶片的倒角砂輪的倒角方法，其特征在于，該方法包括粗倒角和精倒角兩步加工過程，粗倒角加工時的倒角砂輪轉速設定為2500～5000rpm；粗倒角加工1～2圈，單圈去除量小于1000μm；粗倒角加工時的硅單晶片旋轉速率設定為16～20mm/s；精倒角加工時的倒角砂輪轉速設定為3000～5000rpm；精倒角加工2～4圈，單圈去除量小于200μm；精倒角加工時的硅單晶片旋轉速率設定為10～15mm/s。

本發明所產生的有益效果是：采用本發明對硅單晶片進行邊緣倒角，邊緣輪廓精度高，邊緣質量一致性好，有效解決厚層外延生長過程中出現的“外延冠”或滑移線及形貌畸變的邊緣缺陷問題，消除了硅單晶片邊緣出現局部粗糙現象帶給后續產品的不良影響，從而提高了最終產品質量。

附圖說明

圖1是本發明倒角砂輪剖視示意圖；

圖2是圖1中倒角砂輪槽放大圖；

圖3是硅單晶片在倒角前的形態示意圖；

圖4是粗倒角砂輪槽結構示意圖；

圖5是硅單晶片在粗倒角后的形態示意圖；

圖6是精倒角砂輪槽結構示意圖；

圖7是硅單晶片在精倒角后的形態示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：參照圖1和圖2，本實施例將粗倒角砂輪槽和精倒角砂輪槽制作在同一倒角砂輪上（也可分別制作成粗倒角砂輪和精倒角砂輪），該倒角砂輪包含七個粗倒角砂輪槽1和四個精倒角砂輪槽2，倒角砂輪通過軸孔安裝在倒角機主軸上，倒角機為行業內通用設備。

圖3為硅單晶片在倒角前的形態，可以看出倒角前硅單晶片邊緣呈直角結構，容易發生崩邊，因此必須對硅單晶片邊緣進行倒角加工。