[发明专利]一种偏晶向籽晶的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体硅单晶生长领域，特别涉及一种硅单晶偏晶向籽晶的制作方法，能够实现精确晶向偏离，满足外延衬底硅片等有偏晶向要求的硅片生产加工需求，可降低生产损耗，提高出片率，减少加工量。

背景技术

对于半导体硅片而言，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为切割片、研磨片、抛光片、外延片等。按照晶向区分主要有<111>、<100>、<110>晶向，其中又以<111>、<100>晶向最为常见。因器件制作工艺或芯片工艺要求不同会对硅片的晶向偏离有不同的要求，按照此要求又可分为正晶向硅片和偏晶向硅片。偏晶向硅片一般有偏离2.5°和4°两种，两者主要差异在于其后道加工时外延工艺有所不同。

硅单晶生长的属于二维台阶生长机制，晶体的晶向是由籽晶晶向决定的，<111>籽晶生长得到的晶体的晶向就是<111>晶向。对于普通硅片而言，无特殊要求情况下一般要求晶向为正晶向。目前单晶生长均采用正晶向籽晶进行晶体生长。为了得到偏晶向硅片，需要将正晶向的单晶棒偏离原始晶向进行切割方可得到偏晶向硅片。晶棒的偏离距离和偏离程度由晶向偏度大小和晶棒长度决定，晶向偏度要求越大，晶棒偏离越大；晶棒越长，晶棒偏离距离越大。

目前一般切割均采用多线切割工艺进行单晶棒切割，多线切割设备切割偏晶向硅片要求晶棒按照指定晶向偏度粘好在夹具上，并安装至多线切割设备上，多线切割设备属于精密加工设备，加工仓内空间有限，如果晶棒偏离过大，会导致晶棒超出加工仓水平宽度范围，多线切割过程中随着晶棒下降，晶棒将会碰触到加工仓边缘，造成严重掉片，断线等生产事故。晶向偏度大的情况下甚至会导致晶棒直接与多线切割机喷砂装置触碰，无法实现切割。

同时单晶晶棒切割时晶向偏离大会造成晶棒两端出现大量的不完整硅片，无法利用，增加了晶棒损耗，极大降低的出片率，影响生产效率和成本。

此外，对于晶向偏度较大的情况切割成功的硅片属于典型的“椭圆片”，这种硅片在常规倒角加工过程中存在一定的加工难度，由于硅片形状为椭圆，难以实现精确对中，倒角过程中存在边缘去厚量不一致，严重时甚至无法实现倒角。如果不需要进行倒角的硅片也会在后道器件加工过程中因为硅片形状的“椭圆性”，引入各种加工异常，如光刻图形偏移等问题。

专利CN 101537666A《大偏角籽晶的加工方法》主要描述一种砷化镓用得大偏角籽晶加工方法，该方法适用大偏转角度，其中涉及的<111>面晶向偏角为13～22°，难以实现精确控制，且该方法适用砷化镓单晶，砷化镓单晶为化合物元素单晶，与硅单晶单一元素单晶在晶体晶向上还是有一定区别，无法适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅单晶偏晶向籽晶的加工方法，以特定方向上的偏晶向籽晶生长偏晶向单晶，用于加工偏晶向硅片，使得硅单晶晶棒在多线切割加工前实现全部或部分晶向偏移，减少多线切割时晶向偏离程度；降低粘棒时晶向偏离；减少硅片椭圆度，减少倒角异常；同时还能减少切割损耗，增加出片率。

本发明公布的偏晶向籽晶的晶向偏离有特定指向，其偏离方向是指OF面(所谓OF面为国标中定义的偏晶向硅片指定的晶向偏离面)上偏离，即根据生长轴线确认主参考面位置，沿着晶棒的主参考面轴向向最近的<110>晶向偏离一定角度，一般1.5～3°。

为解决上述技术问题，本发明采用如下方法：

1、选取一段未滚圆的无位错硅单晶晶棒，长度约130～140mm。

2、根据生长轴线选取主参考面位置，并用金刚笔在晶锭端面做好标记。

3、将做好标记的晶锭进行外径一次滚圆。

4、将滚圆好的晶锭置于X-ray晶向衍射仪上，打开X-ray晶向衍射仪设备，进行点检确认，并将参考面标记侧对准射线测试端面，寻找准确的<110>参考面位置，并做好标记。

5、根据X-ray晶向衍射仪精确查找助参考面位置确认最近距离的OF面，主参考面法向垂直，所谓OF面为偏晶向硅片指定的晶向偏离面。

6、将做好标记的晶锭进行黏胶，黏胶位置为主参考面位置，待胶干后将晶锭置于内圆切割机上进行晶向偏离切割。

7、调整内圆切割机定位系统，使晶锭偏向OF面，切割晶锭端面。

8、将切割好的晶锭端面置于X-ray晶向衍射仪上进行晶向测试，确认晶向偏离度。

9、多次重复7～8步骤可以得到端面晶向在OF面偏离指定角度，一般为1.5～3°。