CN102517584A

CN102517584A - 一种高反射率酸腐片的加工方法

Info

Publication number: CN102517584A
Application number: CN2011104205524A
Authority: CN
Inventors: 由佰玲; 孙希凯; 张宇; 罗翀
Original assignee: Tianjin Zhonghuan Semiconductor Joint Stock Co Ltd
Current assignee: Tianjin Zhonghuan Semiconductor Joint Stock Co Ltd
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明一种高反射率酸腐片的加工方法，通过控制硅片双面去除量和控制酸腐蚀液的浓度条件来提高酸腐片的表面反射率，将硅片双面去除量控制在：在80-90μm；将酸腐蚀液中的各化学成分按不同的重量百分比混合，其重量百分比浓度分别为：氢氟酸（HF）：8.07%，硝酸（HNO₃）：41.30%，醋酸（CH₃CCOH）：22.67%，纯水（H₂O）：27.96%；在加工硅片过程中，酸腐蚀液的温度保持在25-40度范围内；维持续酸腐蚀液的浓度动态平衡；采用上述加工方法，所获得酸腐片的表面反射率达到90%，通过工艺控制，可以进行批量生产加工，而且质量稳定，节约大量加工成本。

Description

一种高反射率酸腐片的加工方法

技术领域

本发明涉及单晶硅片表面加工工艺，特别涉及一种高反射率酸腐片的加工方法，本方法可提高单晶硅片被蚀刻后表面反射率，减小硅片表面的粗糙度。

背景技术

硅单晶片的表面加工工艺一般分为研磨片、腐蚀片、抛光片等主要成型工艺，因最终使用目的不同，上述三种类型的硅片被应用在不同的领域。研磨片一般是在切片的基础上双面研磨50-70um，以去除切片时表面留下的线痕等缺陷，研磨片在去除了加工时形成的损伤层后成为腐蚀片，常规工艺一般是研磨片去除30um；而抛光片则是在腐蚀片上经抛光后形成，为了改善腐蚀片的平坦性，通过机械化学抛光进一步去除损伤层，使硅片表面达到镜面效果，有较好的光泽度和较小的粗糙度。

近年来，有些产品对硅片表面反射率要求越来越高，主要应用硅片表面的镜面效果，在聚焦时降低能耗，一些生物医学领域制造芯片，能源领域的可控硅等用途，其只对硅片的表面反射率和粗糙度有一定要求，对硅片其他表面参数的要求不高，但是传统的硅片加工技术中只有抛光片能达到较高的镜面效果，实际生产中，那些对硅片表面反射率的要求达到90%以上即可，因此，长久以来，以上的应用领域使用抛光片居多。

抛光片有较好的表面平整度，较小的粗糙度和高的反射率，但抛光片对加工设备、加工环境和清洗方式、化学辅料纯度等要求较高，因此成本也会较高，一般情况下，硅抛光片的加工约是硅化学腐蚀片成本的6-10倍左右，在上述对硅片其他表面参数的要求不高的领域中使用抛光片，不仅质量过剩，而且增加了成本负担。

为了降低成本，提高硅化学腐蚀片的表面反射率，用其替代抛光片成为工程技术人员迫切需要解决技术问题。随着工艺技术进步，化学腐蚀硅片的表面质量逐渐得到改善，反射率也逐渐增加，但是做到与抛光片反射率接近的程度仍然是技术难题，硅片的化学腐蚀试剂有很多，比较常见的有碱腐蚀片和酸腐蚀片两种，其中碱腐蚀硅片光泽度较高，但其表面粗糙度较大，而酸腐蚀片的光泽度不像碱腐片那么容易提高，但其表面粗糙度，表面金属离子含量等各项参数均明显优于碱腐蚀片，因而成为代替高反射硅片的首选，比较常用的酸性腐蚀液是HF、HNO3、CH3COOH的混合液。

目前，本行业采用HF，HNO3，CH3COOH的混合酸液进行实际加工过程中，用现有技术中公开报导硅片酸蚀刻工艺及相关技术资料进行高反射率酸腐片的腐蚀加工，所获得酸腐片的表面反射率均很难达到较高水平，同时也很难使产品进行批量的稳定加工。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种新的酸腐片的加工方法，通过控制硅片双面去除量和控制酸腐蚀液的浓度条件，提高酸腐片的表面反射率，同时也使产品实现批量的稳定加工，既降低产品加工成本，同时也达到使用要求。

本发明是通过这样的技术方案实现的：一种高反射率酸腐片的加工方法，其特征在于：采用氢氟酸、硝酸、醋酸、纯水和六氟硅酸混合配制的酸腐蚀液加工硅片，通过控制硅片双面去除量和控制酸腐蚀液的浓度条件来提高酸腐片的表面反射率，所述方法包括如下步骤：

a) 将硅片双面去除量控制在：在80-90μm；

b) 将酸腐蚀液中的各化学成分按不同的重量百分比混合，其重量百分比浓度分别为：氢氟酸（HF）：8.07%，硝酸（HNO₃）：41.30%，醋酸（CH₃CCOH）：22.67%，纯水（H₂O）：27.96%；；

c) 在加工硅片过程中，酸腐蚀液的温度保持在25-40度范围内；

d) 每腐蚀50片硅片之后，就将在用酸腐蚀液排出一部分酸液，排出量为在用酸腐蚀液总量2%--3%，然后，补充同等数量酸腐蚀液来维持续酸腐蚀液的浓度动态平衡；

采用上述加工方法，所获得酸腐片的表面反射率达到90%。

本发明的有益效果是：通过控制硅片双面去除量和控制酸腐蚀液的浓度条件来提高酸腐片的表面反射率，所获得酸腐片的表面反射率达到90%，而且该工艺受温度影响较小，便于生产实施，通过工艺控制，可以进行批量生产加工，而且质量稳定，节约大量加工成本。

附图说明

图1、酸腐片表面反射率与双面去除量之间的关系图；

图2、酸腐片表面反射率与混合酸液浓度之间的对比关系图；

图3、酸腐片表面反射率与温度之间的关图；

图4、是实施例中抽测的反射率结果曲线。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

附图1为在蚀过程中随着硅片表面去除量增加，硅片表面的反射率随之增加，这是因为随着腐蚀过程中去除量的增加，硅片的表面碎结晶层，镶嵌层、畸变层、过渡层等逐渐被去除，硅片的表面越来越接近于完整晶体，表面的反射率达到最高值，与抛光片表面反射率相当。

如附图1所示，在本发明的酸腐蚀液条件下，双面去除70um时硅片的表面反射率可达到反射率91.16%，双面去除量为100um时，反射率可达到99.64%。

附图2为三种不同酸腐蚀液条件下，硅片表面反射率有很大的差异，其中三条曲线代表了三种不同酸腐蚀液条件，从中可以看出，不同酸腐蚀液条件下，虽然硅片双面均腐蚀30um～100um，但反射率却有很大的差异。

附图3为在25-40度范围内，在本发明的酸腐蚀液条件下，分别将硅片去除30um，硅片的表面反射率在26.31-28.17%，将硅片表面去除60um，反射率为77.04%--78.49%，将硅片表面去除90um，反射率为97.96%--99.39%，附图3可以说明，在本发明的酸腐蚀液条件下，反射率对温度的要求较宽，便于实际操作中对温度的控制。

附图1、2、3说明，加工高反射率酸腐片的关键因素为酸腐蚀液条件和腐蚀去除量，且在该酸腐蚀液条件下，反射率对温度的要求不高，非常便于实际生产中实施。

实施例：（对采用本工艺的酸腐片表面反射率每100片，抽测1片）

硅片类型：4英寸区熔硅研磨片，掺杂元素：磷（P），晶向：N<111>、电阻率：40-60Ω.cm，倒角：R型倒角、有主参考，厚度：300um、数量：2500片；

测试设备：MN-60光泽度仪，QFB-15千分表（量程0-3mm），荧光灯。

酸腐蚀液（混合酸液）：各化学成分按重量百分比混合而成，分别是：氢氟酸（HF）：8.07%，硝酸（HNO₃）：41.30%，醋酸（CH₃CCOH）：22.67%，纯水（H₂O）：27.96%。

工艺参数：滚筒转数（50rpm），酸腐蚀液（混合酸液）溢流循环量：300L/mim，氮气流量：300L/min，蚀刻温度：30℃，即采取本工艺进行加工。

具体过程如下：

（1）、以上2500片硅片以滚筒为单位进行加工，每个滚筒50片；

（2）、在蚀刻前，用千分表测量每片硅片中心点处的厚度，并记录；

（3）、加工时，硅片双面去除80-90um；

（4）、加工时每腐蚀50片，排出2%-3%的在用酸腐蚀液（混合酸液），然后补入相应数量的酸腐蚀液（混合酸液）。

（5）、每加工100片，抽测1片硅片表面反射率。

（6）、测试结果：加工2500片，抽测25次，反射率在90.80%--98.95%，均大于90%，如图4所示。

结论：酸腐蚀过程中，随着加工硅片数量的增大，酸腐蚀液（混合酸液）的浓度逐渐下降，硅片表面的反射率也逐渐下降，而采用本工艺，可使硅片表面反射率达到90%，满足生产中批量和稳定生产的需要。根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims

1.一种高反射率酸腐片的加工方法，其特征在于：采用氢氟酸、硝酸、醋酸、纯水和六氟硅酸混合配制的酸腐蚀液加工硅片，通过控制硅片双面去除量和控制酸腐蚀液的浓度条件来提高酸腐片的表面反射率，所述方法包括如下步骤：

将硅片双面去除量控制在：在80-90μm；

将酸腐蚀液中的各化学成分按不同的重量百分比混合，其重量百分比浓度分别为：氢氟酸HF：8.07%，硝酸HNO₃：41.30%，醋酸CH₃CCOH：22.67%，纯水H₂O：27.96%；

在加工硅片过程中，酸腐蚀液的温度保持在25-40度范围内；

每腐蚀50片硅片之后，就将在用酸腐蚀液排出一部分酸液，排出量为在用酸腐蚀液总量的2%--3%，然后，补充同等数量酸腐蚀液来维持续酸腐蚀液的浓度动态平衡；

采用上述加工方法，所获得酸腐片的表面反射率达到90%。