[发明专利]一种硅片减薄方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种硅片减薄方法。 

背景技术

随时技术工艺的不断发展，半导体芯片不断向高密度、高性能、小型化和轻薄化发展。其中，器件的薄片化是近年来功率器件和光伏器件的重点发展方向之一。一方面，薄片可以降低器件的导通电阻和压降，从而大幅度减少器件的导通损耗，并提升器件在散热等方面的性能；另一方面，薄片有利于减少器件封装的空间，从而实现整个封装模块的小型化和轻薄化。因此，硅片的减薄工艺就显得愈加重要。半导体行业中的硅片减薄方式包括研磨、化学机械抛光、干式抛光、湿法腐蚀等。其中，最常用的减薄方式是研磨（grinding），目前绝大多数的半导体芯片制造商都拥有自动化的研磨设备对硅片进行批量化减薄。研磨减薄时，硅片通过真空吸片夹持在工作换台的中心，磨砂轮边缘调整到硅片的中心位置，硅片和磨砂轮各自绕自己的轴线自旋，进行切入减薄。此方法的优点在于研磨力恒定、加工状态稳定，避免硅片出现中凸和塌边的现象。然而，这种方法不可避免地会对硅片减薄的一面造成表面损伤和缺陷，并有可能形成微小的裂隙从表面向硅片内部延伸。尤其是对于减薄之后要进行掺杂的硅片，从硅片表面离子注入的元素，在退火激活的过程中，极有可能沿着缺陷及微小的裂隙向硅片内部扩散，导致载流子浓度的分布偏离工艺条件的预期结果。总之，减薄所产生缺陷将严重影响硅片的质量，引起大的漏电流、低的注入效率以及降低少子寿命等一系列负面影响，严重制约器件的性能提升。因此，如何少硅片减薄过程中产生的缺陷，是在实现薄片化的同时，保证半导体器件性能的关键要素之一。 

现有专利申请号为CN201310068641.6，公开日为2013.7.10，名称为“一种对InP材料进行减薄和抛光的方法”的发明专利，其技术方案为：本发明公开了一种对InP材料进行减薄和抛光的方法，包括：制作对InP材料进行减薄用的硅片研磨衬垫；利用该硅片研磨衬垫对InP材料进行减薄；对InP材料进行化学机械抛光；对完成化学机械抛光的InP材料进行清洗；以及将清洗后的InP材料放入ICP刻蚀机进行等离子抛光。再如专利申请号为CN201110251150.6，公开日为2012.2.15，名称为“一种基于金属纳米粒子催化的硅片减薄方法”的发明专利，其技术方案为：本发明公开了属于微电子技术领域的一种基于金属纳米粒子催化的硅片减薄方法。本发明采用(100)或(111)硅片，利用丙酮、CP4-A溶液和氢氟酸常温预处理得到清洁的硅表面。配制硝酸银、双氧水、氢氟酸均匀混合的减薄液并放入水浴中预热，把硅片浸入减薄液，通过控制反应时间、温度与溶液配比可获得所需厚度的超薄硅片。 

上述专利分别为研磨法和湿法腐蚀单独的专利，并且现有技术中已经有对这两种方法进行结合的技术，但是这些技术都会使硅片在减薄过程中产生的表面缺陷和损伤层，所以都存在较明显的缺陷。 

发明内容

为了克服现有的硅片减薄方法影响硅片的质量、引起大的漏电流、低的注入效率以及降低少子寿命等问题现在提出既能保证了硅片减薄的批量化进行，又能有效地减少因为减薄所带来的背面缺陷的一种硅片减薄方法。 

为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下： 

一种硅片减薄方法，其特征在于：步骤1，将保护材料设置在硅片的正面；步骤2，用分阶段研磨的方式对所述硅片进行背面减薄，具体减薄过程分为两个阶段：第一阶段先用300-600目的磨砂轮对硅片进行减薄，此阶段减去的厚度为d₁，减薄速率为v₁，第二阶段再用1200-2000目的磨砂轮对硅片进行减薄，此阶段采取低速率的研磨减薄，减薄速率为v₂，所述的第一阶段减薄的厚度d₁为总减薄厚度d的70%~92%，第一阶段减薄速率v₁=1μm/s至5μm/s，所述的第二阶段减薄的厚度d₂为总减薄厚度d的20%~5%，第二阶段减薄速率v₂=0.01μm/s至0.5μm/s；步骤3，将研磨减薄后的硅片放入腐蚀液中，用磨砂轮以腐蚀速率v₃进行湿法腐蚀，所述的腐蚀速率v₃=0.005μm/s至0.1μm/s，湿法腐蚀减薄的厚度为d₃，所述的腐蚀减薄的厚度d₃为总减薄厚度d的10%~3%，减薄的总厚度d要满足d=d₁+d₂+d₃，所述减薄的总厚度d为50μm至1000μm；步骤4，将保护材料从硅片上去除。