专利名称：Igbt用区熔单晶硅双面抛光片的有蜡贴片工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及硅双面抛光片的有蜡贴片工艺，特别涉及一种IGBT用区熔单晶硅双面抛光片的有蜡贴片工艺，主要应用于功率器件和集成电路、特别是IGBT器件所用硅双面抛光片的加工过程。
背景技术：
随着集成电路工艺技术的高速发展，各种新型器件和集成电路不断涌现，如MEMS、 空间太阳电池、特殊保护电路等。这些器件、电路在制作时需要进行双面光刻，传统的单面硅抛光片已经不能满足这一要求，普遍采用的是双面硅抛光片，并且对双面抛光硅片表面质量要求越来越高。常见双面抛光工艺有两种，一种是采用专门的双面抛光机一次性完成抛光，一种是采用单面抛光机，先抛光其中一面，再抛光另外一面。前者需要投资采购专用设备，前期成本很高，而后者可在现有的单面抛光设备基础上进行加工，有利于降低成本。贴片是利用单面抛光设备价格硅双面抛光片的关键步骤。根据贴片方式不同可分为无蜡贴片和有蜡贴片，无蜡贴片依靠Template (模具)上的hsert (吸附垫)通过水膜的张力来固定硅片，有蜡贴片使用专用的蜡将硅片粘接在陶瓷板上，最后完成抛光过程。无蜡贴片不仅成本高，而且由于抛光片几何参数(TTV、TIR、STIR)较差、背面易被腐蚀等原因只能加工一些低端产品； 相反，有蜡贴片生产成本较低、几何参数加工精度高、背面不会被腐蚀而成为当前国际领先的抛光片生产厂商广泛应用的工艺。采用有蜡贴片的单面抛光技术，硅片依靠蜡膜作为介质将硅片紧紧地与陶瓷盘粘贴在一起进行抛光加工。有蜡贴片抛光虽能提高加工精度，但其贴片工艺比较复杂，尤其是加工第二面时在抛光面涂蜡，如果处理不好抛光后的硅片几何参数反而会变差，清洗过程会出现表面蜡残留而导致颗粒超标，在抛光和铲片过程中也易出现碎片现象。有蜡贴片抛光加工精度直接和蜡膜厚度、蜡膜均勻程度和蜡膜粘性等因素相关，如何在有蜡贴片过程中提高加工精度，其关键在于对供蜡量、涂蜡转速、烘烤温度、陶瓷板温度、贴片压力等关键工艺的控制。另外硅片贴片的工艺操作均应在洁净室内进行(车间至少不低于1000级，涂蜡机内部环境不低于10级)。由于自动有蜡贴片工艺难度较大，目前国内硅双面抛光片加工多采用无蜡片，极少厂家可以采用手动或半自动有蜡贴片，更少有厂家生产区熔硅双面抛光片。对于5英寸(直径125mm)的双面硅抛光片，目前国标规定指标(SEMI标准)为 "TTV<10ym, TIR<5ym, STIR<3 μ m，表面0. 3 μ m以上颗粒小于15个”，而国际上领先的抛光片厂商如日本信越Siinetu公司和德国瓦克Siltronic公司提供的抛光片的指标为 "TTV<5 μ m, TIR<3 μ m, STIR<1. 5 μ m,表面 0. 3 μ m 以上颗粒小于 5 个”。
发明内容
本发明的目的是利用有蜡单面抛光机，优化双面抛光片的有蜡贴片技术，提供一种新的有蜡贴片工艺方法，从而制备具有国际领先水平的IGBT用区熔抛光片，填补国内抛光厂商在该领域的技术空白。本发明是通过这样的技术方案实现的IGBT用区熔单晶硅双面抛光片的有蜡贴片工艺，其特征在于所述工艺包括如下次序的步骤
a)设定供蜡量贴蜡部的滴蜡量控制在1 1.5ml/次范围，贴第一面和贴第二面设定
供蜡
量相同；
b)设定涂蜡转速涂蜡后硅片高速旋转，将蜡在硅片表面涂抹均勻，涂蜡转速范围设定，对于第一面既腐蚀面涂蜡转速3000-40(K)rpm，对于第二面既抛光面涂蜡转速
2000-3000rpm ；
c)烘烤温度涂蜡结束后硅片被送进烘箱进行烘烤，以挥发掉蜡中的IPA等有机成分，温度下限为70°C，上限为280°C，贴第一面和贴第二面时所设定的烘烤温度相同；
d)陶瓷板温度将贴蜡后的超薄区熔硅片放到已预热的陶瓷板上进行贴片，陶瓷板温度控制范围为85 120°C，贴第一面和贴第二面时所设定的陶瓷板温度相同；
e)贴片压力使用气囊对带有蜡膜的硅片进行加压，气囊的压力在15-25psi之间进
行调
整，贴第一面和贴第二面时所设定的贴片压力相同；
根据上述方法，区熔硅片经有蜡贴片抛光工艺获得的区熔硅双面抛光片达到
厚度公差士5μπι;
TTV 彡3 μ m，TTV为总厚度偏差；
TIR:彡1.5 μ m，TIR为平整度；
STIR:彡1.5 ym, SIlR为局部平整度；(在面积为15*15mm抛光片测得表面局部平整度)表面洁净度>0.3μπι颗粒数5个。本发明有益效果本技术对有蜡双面抛光的贴片工艺参数进行了优化，并利用单面有蜡抛光设备制备出了有市场竞争力的区熔硅双抛片。采用本方法经有蜡贴片工艺获得的双面硅抛光片，一次合格率可以稳定达到95%以上；能解决抛光面自动涂蜡后几何参数差、不易清洗干净的问题，并能保证在抛光过程和铲片过程中无碎片发生，使自动加工硅双面抛光片的难度降低，提高了硅衬底片双面质量，对器件和集成电路的电学性能、合格率有着极其重要的影响，其技术对满足器件和大规模集成电路对衬底硅片越来越高的要求具有重大意义和实用价值。
具体实施例方式为了更清楚的理解本发明，结合实施例进一步详细描述本发明 实施例1
下面对5英寸300 μ m厚的区熔硅双面抛光片的有蜡贴片过程的实施例进行详细描
述
实施硅片5英寸(直径125mm)区熔硅化腐片，电阻率1000-3000 Ω . cm，厚度320 μ m，
数量2 片。加工设备有蜡贴片机，单面抛光机，去蜡清洗机；辅助材料蜡、陶瓷盘、粗抛光液、精抛光液、粗抛光布、精抛光布、去蜡剂、氨水、双氧水、盐酸、纯水等；
工艺参数滴蜡量l.aiil，涂蜡转速第一面(腐蚀面)3000rpm，对于第二面(抛光面) 3000rpm，烘烤温度100°C，陶瓷盘温度100°C，贴片压力20psi。
加工过程
①将干洁净硅化腐片送入贴片机上料台，贴片机自动对硅化腐片进行贴蜡操作，陶瓷板贴片结束自动传送到抛光机上准备抛光；
②抛光机进行抛光；
③抛光后，在卸片台上对硅抛光片进行铲片，将硅片从陶瓷板剥离；
④硅双面抛光片从陶瓷盘铲下后进行去蜡清洗；
⑤对清洗后硅片进行检验在强光灯下目检表面有无划道、崩边等不良；用ADE7200检测几何参数；用颗粒度检测仪检验表面洁净度
表1 5英寸(125mm)硅双面抛光片技术指标
(μ+ιι)πν TIR (μ m)ST1R(15*15.) (M>rj,3!iafiK 數(个)SEiI #ft+ 15<10 <5<3<15客户i要求国_紐娜平±15《5 《3 <5 <3Kl. 5 1 ■ 5^lO <5本亏糖木±5《3 [ <1.5《1. 5<5
从表1中可以看出采取本专利技术加工的区熔硅双面抛光片达到的技术指标达到或超过国际领先企业以及客户要求的技术指标。本次实施根据表1第四列的标准对抛光片进行检验，2M片中合格221片，合格率为98. 66%,大于95%的合格率标准。
应用本发明，区熔硅双面抛光片可以稳定生产并且一次合格率可以稳定达到95%以上；能解决抛光面自动涂蜡后几何参数差、不易清洗干净的问题，并能保证在抛光过程和铲片过程中无碎片发生，使自动加工硅双面抛光片的难度降低，提高了硅衬底片双面质量。区熔单晶硅片为但不限于4英寸(直径100mm)、5英寸(直径125mm)或6英寸(直径150mm)的单晶硅片，厚度从300 μ m至800 μ m,掺杂剂为As，P，Sb或B，晶向为<100>或 <111>，电阻率从1至IO4 Ω ；
该方法制备出的双面抛光片可以用于但不限于功率器件和集成电路、特别是IGBT器件的原材料。上述详细说明是有关本发明的具体说明，凡未脱离本发明精神的任何等效实施或变更，均属于本发明的内容范围。根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
权利要求
1. IGBT用区熔单晶硅双面抛光片的有蜡贴片工艺，其特征在于所述工艺包括如下次序的步骤设定供蜡量贴蜡部的滴蜡量控制在1 1. 5ml/次范围，贴第一面和贴第二面设定供蜡量相同；设定涂蜡转速涂蜡后硅片高速旋转，将蜡在硅片表面涂抹均勻，涂蜡转速范围设定， 对于第一面既腐蚀面涂蜡转速3000-40(K)rpm，对于第二面既抛光面涂蜡转速: 2000-3000rpm ；烘烤温度涂蜡结束后硅片被送进烘箱进行烘烤，以挥发掉蜡中的IPA等有机成分，温度下限为70°C，上限为280°C，贴第一面和贴第二面时所设定的烘烤温度相同；陶瓷板温度将贴蜡后的超薄区熔硅片放到已预热的陶瓷板上进行贴片，陶瓷板温度控制范围为85 120°C，贴第一面和贴第二面时所设定的陶瓷板温度相同；贴片压力使用气囊对带有蜡膜的硅片进行加压，气囊的压力在15-25psi之间进行调整，贴第一面和贴第二面时所设定的贴片压力相同；根据上述方法，区熔硅片经有蜡贴片抛光工艺获得的区熔硅双面抛光片达到 厚度公差士5μπι; TTV 彡3 μ m，TTV为总厚度偏差； TIR ^ 1. 5 μπι, TIR 为平整度； STIR:彡1.5 μπι, STIR为局部平整度； 表面洁净度>0. 3μπι颗粒数5个。
全文摘要
本发明涉及一种IGBT用区熔单晶硅双面抛光片的有蜡贴片工艺，工艺包括a、设定供蜡量贴蜡部的滴蜡量控制在1～1.5ml/次范围，b、设定涂蜡转速涂蜡后硅片高速旋转，将蜡在硅片表面涂抹均匀，c、涂蜡结束后硅片被送进烘箱进行烘烤，以挥发掉蜡中的IPA等有机成分，d、在已预热的陶瓷板上进行贴片，e、使用气囊对带有蜡膜的硅片进行加压，根据上述方法，区熔硅片经有蜡贴片抛光工艺获得的区熔硅双面抛光片达到厚度公差±5μm；TTV≤3μm，TTV为总厚度偏差；TIR≤1.5μm，TIR为平整度；STIR(15*15mm)≤1.5μm，STIR为局部平整度；表面洁净度>0.3μm颗粒数≤5个，其技术对满足器件和大规模集成电路对衬底硅片越来越高的要求具有重大意义和实用价值。
文档编号B24B29/02GK102490439SQ201110420559
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者刘振福, 孙晨光, 张宇, 武卫 申请人:天津中环领先材料技术有限公司