一種將薄硅片等厚度分切的夾具的制作方法

本實用新型涉及一種將薄硅片等厚度分切的夾具及其應用方法。

背景技術：

在分立器件的制造過程中，通常使用兩種具有類似摻雜元素斷面分布的硅片：硅外延片和擴散片。使用帶重摻雜擴散層的擴散片代替外延片可以降低生產成本。擴散片的制造過程是將厚度約為0.5-1mm的N型（磷）輕度摻雜(常用N^-表示)的硅研磨片的兩面都涂上磷擴散源，經過長時間高溫磷擴散，硅片的兩面都會形成對稱的N型（磷）重度摻雜擴散區域(用N⁺表示)，擴散后的硅片經過單面的研磨減薄和拋光加工，得到一片厚度約0.25-0.3mm具有N^-/N⁺結構的拋光片。用這種方法一片擴散過的研磨片只能得到一片具有N^-/N⁺結構的拋光片，一半擴散層被浪費了。

由于很難將內圓刀片平面或線網的切割平面調到與晶錠的端面平行，使用現在常用的內圓切割機或多線切割機將硅單晶錠切割成硅片時晶錠兩端會有約10mm的長度不能切出完整的圓片。采用傳統的方法不能使用內圓切割機或多線切割機將厚度只有約1mm的薄硅片沿垂直軸線的方向一分為二。若使用激光切割的方法，從技術上是可行的，但其成本較高。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供了一種將薄硅片等厚度分切的夾具。

一種將薄硅片等厚度分切的夾具，主體為夾具體，一端設有真空嘴，另一端設有硅片固定槽，在夾具體的側面設有進給柄，在夾具體內沿軸線設有連通兩端的真空腔，在硅片固定槽底部設有多個真空圓孔通過真空腔與真空嘴聯通。

所述的夾具體的直徑d₁為d+10mm，硅片固定槽的直徑d₂為d+2mm，硅片固定槽的深度為0.15-0.25mm，進給柄的高度h₁和寬度l₁由晶錠進給裝置的尺寸決定，夾具體的長度為100-200mm，d為待等厚度分切的硅片的直徑，直徑d為1-8英寸，厚度S₁為0.8-1.5mm。

有益效果：

引入本實用新型后，用內圓切割機先將擴散后的厚度約為1mm的硅片沿徑向一分為二，再對得到的兩片硅片的切割面進行研磨拋光加工，一片擴散過的研磨片能得到兩片具有N^-/N⁺結構的拋光片。這提高了原材料的利用率，并大大降低了器件生產成本，用于帶重摻雜擴散層的拋光片生產約可降低50%的單片擴散電耗，使綜合生產成本比激光切割等方法優越。

附圖說明

圖1內圓切割機示意圖主視圖；

圖2內圓切割機示意圖俯視圖；

圖3本實用新型的夾具主視圖；

圖4本實用新型的夾具左視圖；

圖5本實用新型的夾具應用實例圖；

圖6用于夾具位置標定的硅錠表面方位標記示意圖；

圖7用于夾具位置標定的硅錠水平方向尺寸示意圖；

圖8用于夾具位置標定的硅錠垂直方向尺寸示意圖；

圖中，刀片旋轉電機1、電機皮帶2、水平方向旋轉軸3、垂直方向旋轉軸4、刀片支架5、內圓刀片6、晶錠壓緊裝置7、載臺升降導軌8、待切晶錠9、晶錠進給裝置10、垂直方向鎖緊11、垂直方向角度刻度12、晶錠進給量設定13、垂直方向調整14、載臺15、機座16、水平方向鎖緊17、水平方向調整18、水平方向角度刻度19、夾具20，待分切硅片21、真空軟管22、真空嘴23、夾具體24、硅片固定槽25、進給柄26、真空圓孔27、刀片平面標定硅錠28、真空腔29。

具體實施方式

用于將硅棒切割成厚度約為0.2-1mm硅片的傳統的內圓切割機如圖1、2所示，一般由刀片旋轉電機1，電機皮帶2，水平方向旋轉軸3，垂直方向旋轉軸4，刀片支架5，內圓刀片6，晶錠壓緊裝置7，載臺升降導軌8，待切晶錠9，晶錠進給裝置10，垂直方向鎖緊11，垂直方向角度刻度12，晶錠進給量設定13，垂直方向調整14，載臺15，機座16，水平方向鎖緊17，水平方向調整18，水平方向角度刻度19等構成。

本實用新型設計了如圖3-5所示的夾具20，該夾具包括夾具體24，在夾具體24的兩端分別設有真空嘴23和硅片固定槽25，在夾具體24的側面設有進給柄26，在夾具體24內沿軸線設有連通兩端的真空腔29，在硅片固定槽25底部設有多個真空圓孔27，真空圓孔27通過真空腔29、真空嘴23、真空軟管22、真空閥與真空泵相連。

本實用新型的實施分為兩步：（一）通過切割、測量刀片平面標定硅28將硅片固定槽25的底面調到與刀片平面平行并測出兩者之間的距離；（二）安裝待分切硅片21并分切。使用本實用新型的夾具及應用方法能將硅片固定槽25的底面調到與刀片平面平行并測出兩者之間的距離，進而能將內圓刀片平面調到與平分薄硅片的平面（沿垂直硅圓片軸線的方向）重合的位置并實現準確分切薄硅片。

使用時將進給柄26插入內圓切割機的進給槽并與晶錠進給裝置10相連接；將預先加工的兩端平行、厚度為40-50mm、直徑為d的刀片平面標定硅錠28（如圖6所示在其端面用記號筆標出互相垂直的X₁-X₂平面和Y₁-Y₂平面）放置在硅片固定槽25上，使X₁-X₂平面與進給柄26垂直，開真空吸緊；移動分切夾具使刀片平面標定硅28的端面與內圓刀片6平面對齊，用晶錠壓緊裝置7壓緊夾具體24；在晶錠進給量設定13上設定切割厚度，開啟內圓切割機在刀片平面標定硅錠的自由端切下一個厚度不超過10mm的完整硅圓片；用千分尺如圖7、圖8所示量出被切割的刀片平面標定硅錠在X₁-X₂和Y₁-Y₂方向的邊沿的厚度m₁、m₂、n₁、n₂，計算內圓刀片切得的新平面與刀片平面標定硅錠被吸緊在硅片固定槽25的端面之間沿水平方向和垂直方向的夾角α和θ：；松開水平方向鎖緊17，轉動水平方向調整18，將刀片平面標定硅錠被吸緊在硅片固定槽25的端面沿水平方向調到與內圓刀片平面平行，調整的角度為α，角度值從水平方向角度刻度19讀出，擰緊水平方向鎖緊17；松開垂直方向鎖緊11，轉動垂直方向調整14，將刀片平面標定硅錠被吸緊在硅片固定槽25的端面沿垂直方向調到與內圓刀片平面平行，調整的角度為θ，角度值從垂直方向角度刻度12讀出，擰緊垂直方向鎖緊11；在晶錠進給量設定13上設定進給量3-10mm，將被切割的刀片平面標定硅錠按原來的方位重新吸緊在硅片固定槽25上，重復切割，直到同時滿足m₁－m₂≤10μm、n₁－n₂≤10μm為止。量出被切割的刀片平面標定硅錠28的最后中心厚度h，在晶錠進給量設定13上設定進給量，式中S和S₁分別為內圓刀片的切縫寬度和待等厚度分切硅片的厚度。

將待等厚度分切硅片吸緊在夾具體24一端的硅片固定槽25上，開啟內圓切割機切割硅片，待分切硅片被等厚度一分為二。

待分切硅片的直徑與刀片平面標定硅錠28的直徑相同，直徑d一般為1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸，厚度S₁為0.8-1.5mm。