一种异形半导体晶片及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种半导体晶片及其制备方法，更具体地，设及一种异形半导体晶片 及其制备方法。
【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，该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）。在该些处理步骤中，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] 迄今为止，尚未见有成熟的、能W工业规模生产非圆形，即异形半导体晶片的方 法。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明提供了一种制备异形半导体晶片的方法，该方法包括W 下步骤：
[0006] (1)由一种晶椿切割出晶片；
[0007] (2)对晶片进行表面研磨加工；
[000引 （3)将晶片解理成异形晶片；
[0009] (4)对异形晶片进行磨边处理；和
[0010] (5)将异形晶片用一种粘结剂固定在一块支撑物上，对晶片进行粗抛光，然后进行 精抛光，其中所述支撑物为刚性的平板。
[0011] 任选地，对精抛后的异形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，其表面微粗趟度Ra(用原子力显微 镜（AFM)测试，下同，详见实施例部分）不高于0.5纳米。
[0013] 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， 适于进行外延生长。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明方法的晶片倒角的示意图，其中图la倒角为圆弧状，图化倒角为坡 形；
[0015] 图2为本发明一个实施方案中所用多边形晶片磨削机及其主要部件示意图；
[0016] 图3为用于实施本发明研磨、抛光方法的设备的一个实例。
【具体实施方式】
[0017] 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。
[0018] 在本发明中，如无其他说明，则所有操作均在室温、常压实施。
[0019] 本发明制备异形半导体晶片的方法，包括W下步骤：
[0020] (1)由一种晶椿切割出晶片；
[0021] (2)对晶片进行表面研磨加工；
[0022] (3)将晶片解理成异形晶片；
[0023] (4)对异形晶片进行磨边处理；和
[0024] (5)将异形晶片用一种粘结剂固定在一块支撑物上，对晶片进行粗抛光，然后进行 精抛光，其中所述支撑物为刚性的平板。
[0025] 任选地，对精抛后的异形晶片进行表面清洗处理。
[0026] 在本发明方法的步骤（1)中，由一种晶椿切割出晶片。晶片厚度通常不高于850 微米。所述晶椿可商购得到，或由本领域已知的方法制备。
[0027] 在本发明的一个优选实施方案中，所述晶椿为娃晶椿、错晶椿、IIIA-VA族半导体 晶椿（即由IIIA族和VA族元素形成的半导体晶椿，例如神化嫁晶椿、磯化铜晶椿或磯化嫁 晶椿）、碳化娃晶椿W及藍宝石（主要成分为氧化侣）晶椿等。
[002引在本发明的一个优选实施方案中，所述晶椿为单晶晶椿。
[0029] 在本发明的一个优选实施方案中，所述晶椿为横向截面为圆形的晶椿（简称圆形 晶椿），其长度方向的截面为长方形或正方形，其圆形横截面的直径通常为2-15厘米，优选 为5-12厘米。
[0030] 当然，晶椿也可W是横向截面为其他形状的晶椿，例如由圆形晶椿经过处理而得 的横向截面为异形的晶椿，此时，步骤（1)所切割出的晶片为异形晶片（在该种实施方案 中，上述第（3)步可W省略）。
[0031] 所述切割通常使用本领域已知的外圆切割机、内圆切割机或多线切割机进行。由 于多线切割机具有好的生产效率和出片率，因此优选多线切割机。通常，切出的晶片厚度为 250-850微米，优选为270-820微米，更优选为300-800微米。
[0032] 优选地，在步骤（1)切割之后，还进行步骤（r);对步骤（1)切出的晶片进行边缘 倒角处理（如图la和图化所示），使晶片边缘获得合适的圆弧（图la)或坡度（图化，其 中a优选为45 + 10° )。图la和化为晶片倒角前后的横截面图示。优选地，使得晶片边 缘的横截面具有圆弧状的边缘（图la)。优选地，经过此步骤处理，可W减少或避免后续步 骤中半导体晶片破损的风险。所述倒角处理通常使用倒角机进行，任何现有技术的倒角机 均可用于该步骤。可W理解的是，如果步骤（1)所切割出的晶片为异形晶片，则此步骤优选 对异形晶片的所有周边作倒角处理，但是，也可W只对晶片的角部作倒角处理。
[003引步骤似为对晶片进行表面研磨加工，可在一种已知的研磨设备中进行（例如类 似图3的设备），晶片置于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫（通常为聚醋类研磨垫），研 磨过程使用研磨液（可用已知的研磨液）。例如，在采用上下盘式的研磨设备（上下盘反向 旋转）时，研磨过程中，晶片所受压力为0. 03-0. 18千克/平方厘米，优选0. 05-0. 15千克 /平方厘米。上盘转速2-12转/分钟，优选3-10转/分钟；下盘转速5-20转/分钟，优选 8-15转/分钟。研磨液量为60-120ml/m2研磨盘面积/分钟（按设备盘单面计）。研磨时 间为20-50分钟，优选25-40分钟。表面研磨加工是为了消除切片工序中晶片表面的银纹 损伤，获得足够的晶片平整度，为后续的抛光工序作准备。在一个优选的实施方案中，将晶 片放置在一种支承垫中对其进行双面研磨加工，消除切片工序带来的银纹损伤。
[0034] 步骤（3)为将晶片解理成异形晶片。此处，解理的含义是指将圆形晶片加工成异 形晶片。解理可W采用W下方法：在圆形晶片上按照需要的异形晶片图形，用尖锐工具一例 如钻石笔、手术刀等---切割晶片各边缘，使晶片各边缘成为直边。或者，也可W采用砂轮 等磨出直边。
[0035] 优选地，在步骤（3)中，将多片晶片一起加工成异形晶片。为此，可W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 切割机实施切割。该样，可W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（例如駿甲基纤维素）、阿拉伯树胶、聚己締醇、聚己酸己締 醋、天然磯脂（如脑磯脂和卵磯脂）、合成磯脂、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，W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。
[0036] 在本发明的一个优选实施方案中，所述异形晶片为方形晶片，例如正方形或长方 形晶片。
[0037] 步骤（4)为对异形晶片进行磨边处理。所述磨边处理可使用多边形晶片磨边机进 行。例如，所述多边形晶片磨削机可W采用中国实用新型专利第201020567085. 9号的晶片 磨削机，该多边形晶片磨削机1如图2所示，包括：
[003引工作吸盘2,用于通过抽真空容纳保持待磨边的多边形晶片的巧料，工作吸盘2可W围绕其轴线转动，该工作吸盘2优选采用吸气孔吸附方式或吸气槽吸附方式抽真空，吸 气孔或吸气槽在工作吸盘上均匀且对称分布，使多边形晶片巧料受力均匀地吸附固定在该 工作吸盘上；与多边形晶片相对应，工作吸盘为相应的多边形，在示例的实施方案中为正方 形或长方形；
[0039] 靠模6,按照多边形晶片成品期望的边缘形状制成并用作母型，设置在工作吸盘2 的下方，与工作