一种异形半导体晶片、制备方法及晶片支承垫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体晶片、其制备方法及晶片支承垫，更具体地，涉及一种异形 半导体晶片、其制备方法及晶片支承垫。
【背景技术】
[0002] 半导体晶片由于其在电子、通讯及能源等多种领域中的应用，越来越广泛地受到 关注。其中，将半导体晶片用作太阳能电池的衬底材料是一个重要的应用方向。目前，太阳 能电池的衬底材料多为圆形衬底，在衬底的外延和后续电池工艺完成后，再切割成方形的 电池进行模组的加工，这造成靠近圆形半导体晶片边缘的电池材料的浪费。开发方形衬底， 能节约半导体晶片外延和电池制作的成本，并能方便后续电池模组的加工。此外，在许多其 他应用领域中，也希望使用方形半导体晶片。因此，研究包括方形半导体晶片在内的非圆形 半导体晶片（统称为异形半导体晶片）的制备具有重要意义。
[0003] 晶片在制造过程中需要研磨和抛光，为此，将晶片置于一个晶片支承垫（carrier) (也称游星轮）中呈穿透的洞形状的内腔内，在研磨或抛光设备中进行处理（其中支承垫放 在研磨、抛光设备下盘的抛光垫上，晶片放在支承垫的内腔中，晶片下表面与抛光垫接触， 研磨、抛光设备上盘的抛光垫压住晶片上表面，在抛光设备的带动下晶片做公转和自转，实 现研磨和抛光）。在这些处理步骤中，与圆形半导体晶片相比，异形半导体晶片的处理要 困难得多，例如，如果方形半导体晶片置于具有圆形内腔的传统圆片研磨和抛光设备中的 晶片支承垫内，则方形晶片的直角处需采用较大的过渡圆弧，造成晶片有效面积的浪费；同 时，在操作过程中，也不易将晶片控制在圆形的支承垫的内腔内，相反，晶片易从圆形的支 承垫的内腔"逃"出，结果造成晶片的破碎。如果直接采用方形内腔的支承垫，则在操作过 程中晶片角部集中受力，也同样易于造成晶片的破碎。
[0004] 因此，目前用于制备太阳能电池的方形硅片由晶棒切割形成后，不进行倒角和表 面研磨、化学机械抛光等处理，导致这样的硅片表面粗糙，难于在平整和粗糙度达到较高的 要求。
[0005] 总之，迄今为止，尚未见有成熟的、能以工业规模生产平整的非圆形，即异形半导 体晶片的方法。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，本发明提供了一种制备平整的异形半导体晶片的方法，该方法 包括以下步骤：
[0007] (1)提供一种异形晶片原片；
[0008] (2)对晶片原片进行磨边处理；
[0009] (3)对磨边后的晶片进行表面研磨加工，其中晶片置于一个支承垫的内腔中，支承 垫的内腔具有多个直边，各直边延长线相交形成异形形状，内腔在各直边延长线相交形成 的各个角部处还具有外凸部分，各外凸部分与相邻各直边以过渡圆弧连接，所述晶片的形 状与内腔的形状匹配；
[0010] (4)对异形支承垫内的晶片进行粗抛光，然后进行精抛光。
[0011] 任选地，对精抛光后的晶片进行表面清洗处理。
[0012] 此外，本发明还提供了一种异形半导体晶片，其表面微粗糙度Ra(用原子力显微 镜（AFM)测试，下同，详见实施例）不高于0.5纳米，优选不高于0.4纳米。优选地，其 平整度以弯曲度（Bow)计（下同，详见实施例）不高于5ym。优选地，按整体平整度/ 晶片对角线（位于晶片表面的边缘的、距离最长的两个点之间的连线）长度的比值计为 0. 025-0. 075ym/mm，优选0. 03-0. 065ym/mm。优选地，晶片对角线长度为1. 5-15厘米。
[0013] 再者，本发明还提供一种用于对晶片加工的支承垫，所述支承垫具有至少一个异 形内腔，所述内腔具有多个直边，各直边延长线相交形成异形形状，内腔在各直边延长线相 交形成的各个角部处还具有外凸部分，各外凸部分与相邻各直边以过渡圆弧连接。此外，优 选的是，支承垫的厚度T为200-800微米，优选260-650微米，更优选270-500微米。优选 地，支承垫的肖氏硬度（采用上海万衡精密仪器有限公司HS-19A型肖氏硬度计检测，下同） 为35-60,优选40-55;动态可压缩性（按JISK6505测得，下同）为60-100%，优选70-95%。
[0014] 另外，本发明还提供了本发明异形半导体晶片用于太阳能电池中的用途。
[0015] 本发明制备异形半导体晶片的方法减少或避免了加工过程中晶片破损的风险，提 高了晶片的成品率。此外，由本发明方法制得的异形半导体晶片还具有良好的晶片平整度 和粗糙度，适于进行外延生长。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明方法的晶片倒角的示意图，其中图Ia倒角为圆弧状，图Ib倒角为坡 形。
[0017] 图2为一种晶片磨边机的示意图。
[0018] 图3为用于实施本发明研磨或抛光方法的设备的一个实例。
[0019] 图4为本发明的支承垫示意图，其中有内腔，内腔的角部有过渡圆弧。
[0020] 图5为本发明支承垫内腔中，角部过渡圆弧的示意图。
[0021] 图6为本发明晶片的角部过渡圆弧的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 在本发明中，所述异形是指非圆形的、各边均为直边的形状，例如长方形、正方形、 菱形或其他多边形等。
[0023] 在本发明中，所述具有异形内腔的支承垫是指在晶片的研磨、抛光以及相关步骤 中用于承载晶片的垫，其中容纳晶片的、穿透垫的腔或孔称为内腔，内腔的形状随所加工晶 片的形状而异。
[0024] 在本发明中，所述过渡圆弧是指在支承垫内腔或晶片本身具有角的位置处，将角 去除而加工成圆弧状的部分。
[0025] 在本发明中，如无其他说明，则所有操作均在室温、常压实施。
[0026] 在本说明书中，为说明方便，有时结合附图，但是，附图仅仅是示例性的，也不一定 按比例绘制，它们不对发明做任何限定。
[0027] 本发明制备异形半导体晶片的方法包括以下步骤：
[0028] (1)提供一种异形晶片原片；
[0029] (2)对晶片原片进行磨边处理；
[0030] (3)对磨边处理后的晶片进行表面研磨加工，其中晶片置于一个支承垫的内腔中， 支承垫的内腔具有多个直边，各直边延长线相交形成异形形状，内腔在各直边延长线相交 形成的各个角部处还具有外凸部分，各外凸部分与相邻各直边以过渡圆弧连接，所述晶片 的形状与内腔的形状匹配；
[0031] (4)对异形支承垫内的晶片进行粗抛光，然后进行精抛光。
[0032] 任选地，对精抛光后的晶片进行表面清洗处理。
[0033] 在优选的实施方案中，步骤（1)中所述晶片材料为硅晶体、锗晶体、IIIA-VA族半 导体晶体（即由IIIA族和VA族元素形成的半导体晶体，例如砷化镓晶体、磷化铟晶体或磷 化镓晶体）、碳化硅晶体以及蓝宝石晶体（主要成分为氧化铝）。在更优选的实施方案中， 步骤（1)中所述晶片为单晶，优选为锗单晶、磷化铟单晶或砷化镓单晶。
[0034] 在一种优选的实施方案中，步骤（1)如下进行：
[0035] 将圆形晶棒切割成所需厚度的圆形晶片；
[0036] 采用倒角机对圆形晶片进行边缘倒角处理；和
[0037] 将圆形晶片解理或切割成异形晶片。
[0038] 优选地，将多片晶片一起加工成异形晶片。为此，可以使用粘结剂将多片晶片粘接 在一起，然后将粘接在一起的多片晶片切割成异形晶片。例如，采用内圆锯实施切割。这样， 可以进一步提高生产效率。所述粘结剂可选自下列之一：天然及合成聚合物，例如纤维素 类物质（例如羧甲基纤维素）、阿拉伯树胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、天然磷脂（如脑磷脂 和卵磷脂）、合成磷脂、矿物油、植物油、蜡和松香等，优选蜡，例如蜂蜡。此外，在切割之后， 粘结剂的去除可使用本领域已知的去除粘结剂的任何常规方法，包括物理方法和化学方法 等，例如可使用加热、或使用水或有机溶剂如IPA(异丙醇）、酒精或化蜡剂等去除粘结剂， 以不对晶片产生不利影响为限。优选地，粘结剂为水溶性粘结剂。
[0039] 步骤（1)例如可如下进行：将圆形晶棒采用多线切割机切割成一定厚度的薄片； 采用倒角机对圆形晶片进行边缘倒角处理；采用解理的方法把晶片解理成四个直边分别为 〈11〇>的方形晶片，或采用上蜡的方法把多片圆形晶片粘接在一起，然后采用内圆锯把粘接 在一起的晶片一次性的切割成四个直边全部为〈11〇>