半导体和太阳能晶片制造技术

一种绝缘体上硅或接合晶片，包括横截面为梯形的上部和具有弯曲形状的外周缘的下部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体和太阳能晶片例如绝缘体上硅(SOI)接合结构，更具体而言，涉及一种接合绝缘体上硅晶片及其制造方法。
技术介绍
半导体晶片通常通过将单晶锭(例如，硅锭)切片成单个晶片而制成。虽然这里参照由硅制成的半导体晶片来进行说明，但是也可以采用其它材料，例如锗、砷化镓或下述其它材料。一种晶片是绝缘体上硅(SOI)晶片。SOI晶片包括设于绝缘体层(例如，氧化物层)之上的薄硅层(有源层)，其中上述绝缘体层又设置在硅衬底上。接合SOI半导体晶片属于一种SOI结构。因为器件宽度缩小、功率节省、超高速性能和/或电子工业中的特殊应用，对于SOI (绝缘体上硅)晶片的要求越·来越高。一个挑战是如何有效去除接合到支撑衬底的有源层晶片的未接合外周部分以避免层离。层离会导致晶片的工艺和/或装置线上出现颗粒污染。当制造SOI晶片时，待接合的两个晶片的外周部分要经受R或T倒角或边缘整形(profiling)(下面将进一步说明)，以便防止晶片断开、开裂和/或产生颗粒。以及，接合结构的外周部分因晶片化步骤而具有不均匀厚度。因为厚度不均匀，所以在接合过程中，该外周部分不能接合和/或弱接合。当有源晶片厚度随例如研磨、蚀刻、抛光等处理工艺进展而变小时，该未接合部分在膜厚减小过程中从接合结构部分地层离出来。层离部分会带来膜厚减小、清洁以及测量过程的问题。而且，在器件工艺中，剩余的未接合部分层离，导致产生颗粒并且严重影响器件产量。现有技术也试图解决上述层离问题。例如，图1A-1D示出用于相互接合衬底晶片S和有源层晶片A然后倒角接合的晶片W的周边边缘部分的步骤流程图。图1A示出有源层晶片下面的衬底，而图1B示出接合的晶片。图1C示出研磨晶片的外周缘的研磨机G，而图1D示出完成的SOI晶片W (注意，该完成的晶片还要经过进一步处理)。该方法与日本专利申请No. 1986-256621所述的方法基本类似。该示例的缺点之一是，晶片W的直径小于标准晶片直径，这会为下游处理设施和夹具带来麻烦。在图2A-2D所示的另一个现有技术示例中，接合的SOI晶片W如上所述由有源层晶片A和衬底晶片S形成。如图2B-2C所示研磨该晶片边缘，以使得有源层晶片A的整个外缘被磨掉，但是仅磨掉衬底的一部分。该方法与日本专利申请No. 1989-227441所述方法基本上类似。该方法的缺点是效率低下。在图3A所示现有技术示例中，有源晶片A在边缘处经研磨形成凸缘(Iedge)L (因此晶片A是预研磨晶片)。在图3B中，晶片A接合到衬底晶片S。在图3C中，接合的SOI晶片W的顶表面经研磨去除凸缘L，在图3D中形成完成的晶片。有源层晶片的未接合部分因此之后能够研磨掉。该方法与日本专利申请No. 1992-85827所述方法基本上类似。在图4A的现有技术中，接合的SOI晶片W如上所述由有源层晶片A和衬底晶片S形成。在图4B中，有源晶片A在上周缘E处经研磨形成图4C所示的凸缘L。为了完成图4D的晶片处理过程，采用选择性蚀刻、抛光和/或PAC (等离子体辅助化学蚀刻)工艺将未接合部分从有源层晶片A的外周缘去除。该方法与美国专利6，534，384B2所述方法基本上类似，该美国专利被通过引用并入本文。可以看到，需要许多步骤来形成完成的晶片。在图5A的现有技术中，有源层晶片A包括在接合之前形成在下表面中的槽R。在图5B中，有源晶片A接合到衬底晶片S。该方法与美国专利申请2009/0203167A1所述方法基本上类似，该美国专利申请被通过引用并入本文。在图5C中，在槽R相对侧，对晶片A执行研磨操作。在将晶片研磨到预定厚度之后，晶片A的外周部分的未接合部分可以被去除，如图ro的完成的晶片W所不。因此仍然需要一种能够解决当前方法缺陷即防止接合结构的有源层的外周部分层离的晶片表面处理方法和晶片。
技术实现思路
在一个方面中，一种绝缘体上硅晶片，包括横截面为梯形形状的上部和具有弯曲形状的外周缘的下部。在另一个方面中，一种绝缘体上硅结构，包括有源晶片和衬底晶片，有源晶片的横截面为梯形形状，衬底晶片具有弯曲形状的外周缘。在又一个方面中，一种接合半导体晶片，包括相互接合的有源晶片和衬底晶片。有源晶片包括成角度(angled)的外周缘，以使得有源晶片的横截面为梯形形状。衬底晶片的上周缘限定有源层晶片的梯形形状的最下部分。可对关于上述方面而描述的特征进行多种改进。在上述方面中还可以结合其它特征。这些改进和其它特征可以单独或组合。例如，在下面关于任何示例的实施方式而描述的各种特征可以单独或任何组 合地并入到任一上述方面中。附图说明图1A-5D是用于说明现有技术中SOI晶片制造方法的侧视图。图6是根据一个实施例的SOI晶片制造方法的流程图。图7A-7E是图6的制造方法的方面的步骤进展侧视图。图8是根据另一个实施例的SOI晶片制造方法的流程图。图9A-9D是图8的制造方法的方面的步骤进展侧视图。图10和11示出用于执行梯形研磨步骤的一个实施例的研磨轮。图12是对准图10的研磨轮的槽的SOI晶片的侧视图。图13是在梯形研磨之后SOI晶片的放大图。这些附图都不是按比例绘制，有些部件进行了放大以便清楚示出。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件。具体实施例方式现在参照图6和7A-7E，示出一种接合的晶片(可选地，绝缘体上硅结构或SOI晶片)的制造或处理方法100。图7A所示的有源晶片101和衬底晶片103是传统晶片。它们都具有镜面抛光的前表面101FU03F，并且相对而言没有缺陷。有源晶片101和衬底晶片103可以由适用于SOI结构的任何单晶半导体材料制成。通常，晶片可以由选自娃、锗、砷化镓、娃锗、氮化镓、氮化招、磷(phosphorous)、蓝宝石及其组合的材料构成。在一个实施例中，晶片101、103由硅制成。在有源晶片的前表面上沉积102氧化物层。通常在立式熔炉例如商业可得的AMS400中执行氧化。然后，将该晶片的前表面接合104到衬底晶片的前表面，形成图7B所示的接合晶片105。可以在传统亲水接合工艺中，利用例如奥地利的EV集团生产的型号EVG 850的工具来执行该接合。在电炉(例如来自宾夕法尼亚州的TPS的型号Blue Μ)中执行热处理106以便增强接合。在下一个步骤中，参照图7C来进一步说明梯形研磨108。如图7D所示，可以利用单面研磨机例如日本Disco公司生产的、型号为DFG-830的研磨机来执行表面研磨110。表面研磨110适宜地包括粗研磨步骤和细研磨步骤。可以利用20-30微米磨料尺寸的600目(mesh)来适宜地执行粗研磨，细研磨为3000目和2_6微米磨料尺寸。再次参照图6，接下来，在接合晶片105上进行蚀刻112，可以利用碱蚀刻剂在传统蚀刻装置中执行该蚀刻操作，但是也可以利用酸蚀刻剂。然后执行抛光114，可以利用Strasbaugh Mark9_K在前表面105F上执行单面抛光。可选地,抛光114可以为在前表面105F和后表面105B 二者上的双面抛光。接合的晶片105的完成116，包括检测晶片是否符合所有需求参数，例如平整度和颗粒计数，然后封装晶片以便货运至顾客。可以从图7E和13看到，完成的或接合的晶片105具有梯形上部。更具体而言，该上部包括有源层晶片101的剩余部分和衬底晶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.30 US 12/847,0111.一种绝缘体上硅晶片，包括横截面为梯形形状的上部和具有弯曲形状的外周缘的下部。2.根据权利要求1所述的晶片，其中所述晶片包括有源晶片和衬底晶片。3.根据权利要求2所述的晶片，其中所述有源晶片和衬底晶片都由硅制成。4.根据权利要求2所述的晶片，其中所述上部与所述有源晶片基本重合。5.根据权利要求4所述的晶片，其中所述上部包括所述衬底晶片的上周缘，所述梯形形状的最下部分由所述衬底晶片的所述上周缘限定。6.根据权利要求5所述的晶片，还包括设置在所述有源晶片和所述衬底晶片之间的氧化物层。7.根据权利要求2所述的晶片，其中所述衬底晶片不具有梯形形状的横截面。8.—种绝缘体上硅结构，包括有源晶片和衬底晶片，所述有源晶片的横截面为梯形形状，所述衬底晶片具有弯曲形状的外周缘。9.根据权利要求8所述的结构，其中所述有源晶片和所述衬底晶片都由硅制成。10.根据权利要求8所述的结构，其中所述衬底晶片的上周缘限定所述有源层晶片的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·D·张，R·旺达姆，
申请(专利权)人：MEMC电子材料有限公司，
类型：
国别省市：