CN101515539B - 重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，包括如下步骤：用双氧水和氨水的混合液处理重掺杂锑硅片；用去离子水冲洗重掺杂锑硅片；将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸和硝酸组成的酸性腐蚀液中反应。本发明的重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，使腐蚀后的硅片表面光洁一致，无白色印迹，且合金后欧姆接触良好。
Description
【技术领域】
本发明涉及半导体制造工艺中的湿法腐蚀方法，尤其涉及一种重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法。
【背景技术】
目前，在<100>晶向重掺杂锑硅片的减薄腐蚀中，通常采用酸性腐蚀剂(HF酸和HNO3)进行腐蚀，其腐蚀机理是：硝酸先将硅表面氧化成SiO2，然后由氢氟酸将SiO2腐蚀溶解，其反应方程式为Si+HNO3+HF→H2SiF6+HNO2+H2O+H2。然而，在使用常规的酸性腐蚀剂(HF酸和HNO3)腐蚀时，会在表面形成不规则的白色印迹(见图1)，这些白色印迹主要是在硅片进入硝酸的很短时间内由硝酸蒸汽以及分解产生的气体共同作用生成，而这些白色印迹用常规方法无法去除，除非对硅片重新研磨才可以消除，但再进入腐蚀液中又会出现，而且这些白色印迹处根本无法实现良好的欧姆接触，蒸金后显微镜观察如图2所示。另外的解决方法是采用碱性腐蚀液进行减薄腐蚀，但作为半导体生产线，比较忌讳引入碱金属离子，因为碱金属离子在半导体材料中具有高度活动性，其被引入硅片后，在整个硅片中移动，严重损害器件电学性能和长期可靠性。也有采用六价铬搭配HF酸进行减薄腐蚀处理，但是六价铬的氧化反应速度过慢，且还造成铬重金属污染。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，使腐蚀后的硅片表面光洁一致，无白色印迹，且合金后欧姆接触良好。
为了解决上述技术问题，本发明重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，包括如下步骤：
(1)用双氧水(H2O2)和氨水(NH4OH)的混合液处理重掺杂锑硅片；
(2)用去离子水冲洗重掺杂锑硅片；
(3)将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)组成的酸性腐蚀液中反应。
所述步骤(1)的双氧水和氨水的体积比为1∶1～5，优选的，所述双氧水和氨水的体积比为1∶1。
所述双氧水的质量百分比浓度为90％～100％，所述氨水为饱和氨水；优选的，所述双氧水的质量百分比浓度为95％。
所述步骤(1)的处理时间为1～10分钟，优选的，该处理时间为2～3分钟。
所述步骤(2)中，用去离子水冲洗的时间为3～5分钟。
本发明重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，不仅使腐蚀后的硅片表面光洁一致，无白色印迹，合金后欧姆接触良好，而且速度快、不会引入碱金属离子和铬离子，有效避免金属污染。
【附图说明】
图1是用现有方法减薄腐蚀的重掺杂锑硅片的表面示意图；
图2是用现有方法减薄腐蚀的重掺杂锑硅片在蒸金后的显微镜观察示意图；
图3是用本发明方法减薄腐蚀的重掺杂锑硅片的表面示意图；
图4是用本发明方法减薄腐蚀的重掺杂锑硅片在蒸金后的显微镜观察示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，包括如下步骤：
(1)用双氧水(H2O2)和氨水(NH4OH)的混合液处理重掺杂锑硅片，在该步骤中，双氧水对重掺杂锑硅片的表面进行氧化作用，同时，氨水对生成的氧化物进行轻微腐蚀，通过轻微腐蚀去掉硅片表面很薄的一层，让附着在上面的其他物质颗粒一并溶解到溶液中，以避免其他物质颗粒和硝酸反应生成引起白色印迹的物质。其中，双氧水和氨水的体积比为1∶1～5，优选的，所述双氧水和氨水的体积比为1∶1；所述双氧水的质量百分比浓度为90％～100％，优选为95％，所述氨水为饱和氨水，该双氧水和氨水的混合液对重掺杂锑硅片的处理时间为1～10分钟，优选2～3分钟，处理时的温度20～25℃，为使处理结果的一致性，操作过程中要不停晃动承装硅片的花篮。
(2)用去离子水冲洗重掺杂锑硅片3～5分钟，以去除该硅片表面残余的双氧水(H2O2)和氨水(NH4OH)，并在该硅片表面留有一层水膜的时候，将其投入下一步的酸腐蚀反应。
(3)将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)组成的酸性腐蚀液中反应，由于该重掺杂锑硅片表面有一层水膜，而该水膜又可以保护硅片表面一层薄的氧化物，进而使该硅片在刚投入氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)的酸性腐蚀液中反应时，有一个缓冲的过程，使氢氟酸和硝酸的氧化腐蚀反应平稳过渡，避免硅和硝酸直接接触产生引起白色印迹的反应物质。该步骤(3)的酸性腐蚀条件与现有的氢氟酸和硝酸腐蚀条件相同，在该主要由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)组成的酸性腐蚀液中还可以加入磷酸或醋酸缓冲液，所述氢氟酸和硝酸的体积比约为3∶1。
实施例1
<100>晶向的重掺杂锑硅片经研磨后，用浓度为95％的双氧水(H2O2)和饱和氨水(NH4OH)的混合液在22℃下处理重掺杂锑硅片3分钟，该双氧水和氨水的体积比为1∶1，接着，用去离子水冲洗重掺杂锑硅片4分钟，然后将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)组成的酸性腐蚀液中反应，以完成重掺杂锑硅片的减薄腐蚀工艺。
实施例2
<100>晶向的重掺杂锑硅片经研磨后，用浓度为100％的双氧水(H2O2)和饱和氨水(NH4OH)的混合液在20℃下处理重掺杂锑硅片1分钟，该双氧水和氨水的体积比为1∶5，接着，用去离子水冲洗重掺杂锑硅片3分钟，然后将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)组成的酸性腐蚀液中反应，以完成重掺杂锑硅片的减薄腐蚀工艺。
实施例3
<100>晶向的重掺杂锑硅片经砂轮研磨后，用浓度为90％的双氧水(H2O2)和饱和氨水(NH4OH)的混合液在25℃下处理重掺杂锑硅片10分钟，该双氧水和氨水的体积比为1∶3，接着，用去离子水冲洗重掺杂锑硅片5分钟，然后将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)组成的酸性腐蚀液中反应，以完成重掺杂锑硅片的减薄腐蚀工艺。
采用上述实施例的方法腐蚀重掺杂锑硅片，腐蚀速度大大加快，六价铬搭配HF酸的减薄腐蚀反应需15分钟完成，而本发明方法的整个减薄腐蚀过程只需5分钟左右，更为重要的是，本发明方法减薄腐蚀的腐蚀重掺杂锑硅片，其表面光洁一致如镜面，无白色印迹(见图3)，完全达到生产的质量要求，且能实现良好的欧姆接触，蒸金后显微镜观察如图4所示。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种重掺杂锑硅片的减薄腐蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用双氧水和氨水的混合液处理重掺杂锑硅片；
(2)用去离子水冲洗重掺杂锑硅片；
(3)将表面保留有水膜的重掺杂锑硅片放入主要由氢氟酸和硝酸组成的酸性腐蚀液中反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的双氧水和氨水的体积比为1∶1～5。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的双氧水和氨水的体积比为1∶1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述双氧水的质量百分比浓度为90％～100％，所述氨水为饱和氨水。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述双氧水的质量百分比浓度为95％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的处理时间为1～10分钟。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的处理时间为2～3分钟。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用去离子水冲洗的时间为3～5分钟。
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