一種超薄半導體晶片及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導體晶片及其制備方法，更具體地，涉及一種超薄半導體晶片 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 半導體晶片由于其在電子、通訊及能源等多種領域中的應用，越來越廣泛地受到 關注。例如，磷化銦單晶晶片常用于制造高頻、高速、大功率微波器件和電路以及衛(wèi)星和外 層空間用的太陽能電池等。在制造晶片過程中，晶體材料被切割成一定厚度的晶片，經倒 角，還需研磨和拋光，為此，將晶片置于一個晶片支承墊（carrier)(也稱游星輪）中呈穿透 的洞形狀的內腔內，在研磨或拋光設備中進行處理（其中支承墊放在研磨、拋光設備下盤 的拋光墊上，晶片放在支承墊的內腔中，晶片下表面與拋光墊接觸，研磨、拋光設備上盤的 拋光墊壓住晶片上表面，在拋光設備的帶動下晶片做公轉和自轉，實現研磨和拋光）。這樣， 制備出適用于外延生長的晶體襯底。由于晶片材料本身強度所限，所以在晶片加工過程中 容易破損，因此，業(yè)界一般采用厚度為300-500微米（隨晶片直徑不同而異，直徑越大，厚度 也越高）的襯底。待晶片外延及后續(xù)加工工藝完成之后，再減薄。這不僅增加了加工成本， 還浪費了大量材料。
[0003] 因此，希望有能以工業(yè)規(guī)模生產超薄半導體晶片的方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種制備超薄半導體晶片的方法，以制備一種厚 度為150-400微米的超薄半導體晶片。該方法包括以下步驟：
[0005] (1)由一種晶棒切割出厚度為250-500微米的晶片；
[0006] (2)將晶片用一種粘結劑固定在一塊支撐物上，其中所述支撐物為剛性的平板；
[0007] (3)在研磨機上研磨固定在支撐物上的晶片，和
[0008] (4)對固定在支撐物上的晶片進行粗拋光，然后進行精拋光；
[0009] 其中，所得到的晶片產品厚度為150-400微米，表面微粗糙度Ra(用原子力顯微鏡 (AFM)測試，下同，詳見實施例部分）為0.20-0. 50納米，但是不包括下列晶片：
[0010]a.直徑小于或等于5. 12厘米、厚度為350-400微米的晶片；
[0011] b.直徑為5. 12-7. 68厘米、厚度為375-400微米的晶片；以及
[0012] c.直徑高于7. 68-10. 24厘米（即從高于7. 68厘米到10. 24厘米的范圍，以下類 似）、厚度高于或等于385-400微米的晶片。
[0013] 任選地，本發(fā)明的方法還包括對精拋后的晶片進行表面清洗處理。
[0014] 優(yōu)選的是，所得到的晶片產品平整度以TTV(Total Thickness Variation)計（下 同，詳見實施例）為3-7微米，優(yōu)選3-5微米。
[0015] 此外，本發(fā)明還提供了一種超薄半導體晶片，其厚度為150-400微米，表面微粗糙 度Ra為0. 2〇-〇. 50納米；但是不包括下列晶片：
[0016]a.直徑小于或等于5. 12厘米、厚度為350-400微米的晶片；
[0017] b.直徑為5. 12-7. 68厘米、厚度為375-400微米的晶片；以及
[0018]c.直徑高于7. 68-10. 24厘米、厚度高于或等于385-400微米的晶片。
[0019] 優(yōu)選的是，本發(fā)明的晶片平整度3-7微米，優(yōu)選3-5微米。
[0020] 本發(fā)明制備超薄半導體晶片的方法減少或避免了加工過程中晶片破損的風險，提 高了晶片的成品率。此外，由本發(fā)明方法制得的超薄半導體晶片還具有良好的晶片平整度， 適于進行外延生長。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明方法的晶片倒角的示意圖，其中圖la倒角為圓弧狀，圖lb倒角為坡 形；
[0022] 圖2為用于實施本發(fā)明研磨、拋光方法的設備的一個實例。
【具體實施方式】
[0023] 在本發(fā)明中，如無其他說明，則所有操作均在室溫、常壓實施。
[0024] 在本發(fā)明中，晶片的直徑應作如下理解：在晶片為圓形時，是指圓形的直徑；在晶 片為其他形狀（如不規(guī)則圓形、正方形、長方形等）時，是指以晶片的中心為圓心畫圓、使圓 包括晶片所有部分所形成的圓的直徑。
[0025] 本發(fā)明制備超薄半導體晶片的方法包括以下步驟：
[0026] (1)由一種晶棒切割出厚度為250-500微米的晶片；
[0027] (2)將晶片用一種粘結劑固定在一塊支撐物上，其中所述支撐物為剛性的平板；
[0028] (3)在研磨機上研磨固定在支撐物上的晶片，和
[0029] (4)對固定在支撐物上的晶片進行粗拋光，然后進行精拋光；
[0030] 其中，所得到的晶片產品厚度為150-400微米，表面微粗糙度Ra為0. 20-0. 50納 米，優(yōu)選0. 20-0. 40納米，更優(yōu)選0. 20-0. 35納米，但是不包括下列晶片：
[0031]a.直徑小于或等于5. 12厘米、厚度為350-400微米的晶片；
[0032]b.直徑為5. 12-7. 68厘米、厚度為375-400微米的晶片；以及
[0033]c.直徑高于7. 68-10. 24厘米、厚度高于或等于385-400微米的晶片。
[0034] 優(yōu)選的是，所得到的晶片平整度為3-7微米，優(yōu)選3-5微米。
[0035] 任選地，本發(fā)明的方法還包括對精拋后的晶片進行表面清洗處理。
[0036] 在本發(fā)明方法的步驟（1)中，由一種晶棒切割出晶片。根據晶片的實際用途，其厚 度通常為250-500微米，優(yōu)選250-450微米，更優(yōu)選為250-400微米，最優(yōu)選為250-350微 米。所述晶棒可商購得到，或由本領域已知的方法制備。
[0037] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述晶棒為硅晶棒、IIIA-VA族半導體晶棒（即 由IIIA族和VA族元素形成的半導體晶棒，例如砷化鎵晶棒、磷化銦晶棒或磷化鎵晶棒）、碳 化硅晶棒以及藍寶石（主要成分為氧化鋁）晶棒等。
[0038] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述晶棒為單晶晶棒。
[0039] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述晶棒為橫向截面為圓形的晶棒（簡稱圓形 晶棒），其長度方向的截面為長方形或正方形，其圓形橫截面的直徑通常為2-15厘米，優(yōu)選 為5-12厘米。
[0040] 當然，晶棒也可以是橫向截面為其他形狀的晶棒，例如由圓形晶棒經過處理而得 的橫向截面為方形（正方形或長方形）的晶棒，此時，步驟（1)所切割出的晶片為非圓形的 晶片。
[0041] 所述切割通常使用本領域已知的外圓切割機、內圓切割機或多線切割機進行。由 于多線切割機具有好的生產效率和出片率，因此優(yōu)選多線切割機。
[0042] 優(yōu)選地，在步驟a)切割之后，還進行步驟（r):對步驟a)切出的晶片進行邊緣 倒角處理（如圖la和圖lb所示），使晶片邊緣獲得合適的圓弧（圖la)或坡度（圖lb，其 中a優(yōu)選為45±10° )。圖la和lb為晶片倒角前后的橫截面圖示。優(yōu)選地，使得晶片邊 緣的橫截面具有圓弧狀的邊緣（圖la)，由此可以減少或避免后續(xù)步驟中半導體晶片破損 的風險。所述倒角處理通常使用倒角機進行，任何現有技術的倒角機均可用于該步驟。
[0043] 步驟（2)為將晶片用一種粘結劑固定在一塊支撐物上，其中所述支撐物為剛性的 平板。更具體而言，將來自第（1)步，或者來自第（r)步的晶片用一種粘結劑固定在支撐物 上。所述支撐物為剛性的平板，表面大小足于容納晶片，優(yōu)選與待拋光的晶片具有相同的形 狀、與晶片相匹配，或者優(yōu)選為圓形。通常，支撐物的厚度與晶片厚度類似，例如為150-450 微米，優(yōu)選為165-420微米，更優(yōu)選為180-400微米；支撐物表面平坦，平整度為3-8微 米；優(yōu)選表面光滑，表面微粗糙度Ra優(yōu)選不高于0. 5微米，更優(yōu)選不高于0. 3微米，例如為 0. 2-0. 5微米，優(yōu)選0. 3-0. 4微米?？紤]到晶片拋光時的實際條件，通常的剛性材料均足于 保證拋光所需，即支撐物在拋光過程中不發(fā)生變形和破碎。通常，支撐物例如由塑料、石英、 玻璃、陶瓷或在拋光條件下為惰性的金屬（例如鋁）制成。支撐物優(yōu)選由塑料、玻璃、石英 或陶瓷制成。通過采用支撐物，可以避免晶片在加工過程中因受力不均而破損，保證晶片的 高成品率。固定晶片所使用的粘結劑可為可用于粘接目的并能使晶片與支撐物之間在拋光 過程中不發(fā)生相對位移的任何粘結劑，其熔點（或軟化點）高于晶片加工溫度；另一方面， 考慮到晶片加工之后粘結劑的移除，優(yōu)選粘結劑的熔點（或軟化點）不應過高。通常，所述 粘結劑的熔點（或軟化點）可為40-150°C，優(yōu)選為50-120°C，更優(yōu)選為60-100°C。所述粘 結劑可選自下列之一：天然及合成聚合物，例如纖維素類物質（例如羧甲基纖維素）、阿拉 伯樹膠、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、天然磷脂（如腦磷脂和卵磷脂）、合成磷脂、礦物油、植物 油、蠟和松香等，優(yōu)選蠟，例如蜂蠟。粘結劑的去除可使用本領域已知的去除粘結劑的任何 常規(guī)方法，包括物理方法和化學方法等，例如可使用加熱、或使用水或有機溶劑如IPA(異 丙醇）、酒精或化蠟劑等去除粘結劑，以不對晶片產生不利影響為限。優(yōu)選地，粘結劑為水溶 性粘結劑。
[0044] 在一個優(yōu)選的實施方案中，將晶片的一面涂覆液體蠟并將該晶片貼在平整的陶瓷 支撐物，輕輕施加壓力以確保晶片和陶瓷盤之間沒有間隙。
[0045] 在本發(fā)明方法的第（3