CN102983071B - 一种使用普通砂料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用普通沙料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法。其步骤是：一、配制砂浆溶液：按重量百分比取15%的TWA-5沙料与去离子水进行配制。二、采用背损伤喷砂机进行加工，喷枪压力为0.15-0.45MPa，X方向喷砂速度为300-500mm/s，Y方向喷砂速度为20-40mm/s。三、在喷砂过程中，采用干冰进行吹扫，吹扫流量为24-28sccm，使硅晶圆片表面温度在喷砂过程瞬间中降至-10至6℃。四、经过背损伤的硅晶圆片清洗后进行检测。本发明是利用普通#1500沙料替代#3000沙料，在喷砂时同时喷洒干冰，瞬间降低表面温度，降低硅晶圆片表面局部的吸收功，使沙料对硅晶圆片形成更深更广阔的损伤；使硅晶圆片不会因脆性增加而破碎。在喷砂过程中实现了高效率，高质量，节约了成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅片背处理工艺技术，特别是涉及一种使用普通砂料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法。
背景技术
在集成电路的生产过程中，单晶硅晶圆片表面的金属沾污及缺陷会在硅中引入半导体深能级，形成复合中心，降低少子寿命；还可能在绝缘层中沉淀从而引起电路的击穿，引起器件失效。因此为了提高晶体管和集成电路的成品率和可靠性，除了制造高质量单晶硅晶圆片之外，还用“吸杂”的方式，在背面引入物理损伤或利用硅中氧的固有性质，经过适当的热处理工艺，吸引硅中的杂质在硅片的背面或硅片内部沉淀，从而在硅片表面形成无缺陷的洁净区。
其中在硅片背面进行喷砂处理，引入机械损伤以其可以俘获在制造工艺中引入的可移动金属离子污染的优点成为行业内较为通用的工艺技术。它的原理是通过在硅片背面喷砂，形成机械损伤层，利用损伤层与硅片基体对杂质吸收能力的不同，将Cu、Ni等快速扩散杂质俘获到背面损失层，从而在硅片正面获得无缺陷的洁净区。
遗憾的是，利用这种方法为了形成一定深度的损伤层，达到充分吸杂的作用，通常只能采用3000#较小粒径的砂料，而这种砂料通常较为昂贵，目前完全依赖进口。
发明内容
鉴于目前硅片背损伤技术的现状，本发明为了研发一种更高效，更节约的解决方案，特别提供一种使用普通砂料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法。本方法通过采用普通砂料替代较为昂贵的进口砂料，采取在喷砂时，同时喷洒干冰的方法，达到降低硅片表面温度，增强损伤效果的目的，从而降低成本，提高生产效率。
本发明采取的技术方案是：一种使用普通砂料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法，其特征在于，包括如下方法步骤：
一、配制砂浆溶液：按重量百分比取15%的1500#砂料与去离子水进行配制；
二、采用背损伤喷砂机进行加工，喷枪压力为0.15-0.45MPa，X方向喷砂速度为300-500mm/s，Y方向喷砂速度为20-40mm/s；
三、在喷砂过程中，采用干冰进行吹扫，吹扫流量为24-28sccm，使硅晶圆片表面温度在喷砂过程中瞬间降至-10至6℃；
四、经过背损伤的晶圆片清洗后进行检测。
本发明的优点及效果：本发明是利用普通1500#砂替代3000#砂料，在喷砂时同时喷洒干冰，瞬间降低表面温度，降低硅晶圆片表面局部的吸收功，使砂料对硅晶圆片形成更深更广阔的损伤；而单晶硅晶圆片整体温度基本保持不变，保持了材料的韧性，使硅晶圆片不会因脆性增加而破碎。采用本发明实现了普通1500#砂料对进口3000#砂料的替代，在喷砂过程中的高效率，高质量，节约了成本，提高了生产效率。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步说明：
采用本发明加工的单晶硅晶圆片尺寸为3至6英寸，厚度从200μm至800μm，掺杂剂为As、P、Sb或B，拉晶方式为区熔或直拉，晶向为<100>或<111>，电阻率从1至104Ω.cm。
实施例：1）选取6英寸，625μm，111晶向，掺As，直拉单晶硅腐蚀片作为原材料。2）按重量百分比取15%的TWA-15（三氧化二铝，1500#砂料）与去离子水在砂浆槽配制砂浆溶液。3）将所加工硅片导入相应片篮，将片篮放入相应的卡槽中，开启背损伤喷砂机（设备型号为LH-12THiS）。设置喷砂工艺参数为：喷枪压力0.30MPa，X方向喷砂速度400mm/s，Y方向喷砂速度30mm/s。4）设备机械手进行取片送入喷砂腔室中进行喷砂。5）在喷砂过程中，采用干冰（分析纯，含量99%）进行吹扫，吹扫流量为24sccm，使硅片表面温度在喷砂过程瞬间中降至3℃。6）在喷砂后机械手将硅片从腔室中取出来送入片篮中。当片篮满时，即可取下片篮放入清洗机中进行清洗及后续的加工。7）经过背损伤的晶圆片清洗后进行检测。
技术效果检测：采用本发明喷砂背损伤的单晶硅晶圆片背面氧化层错密度达到110万，达到采用相同工艺、3000#砂料进行背损伤处理的50-150万的水平，碎片率亦无升高，而辅料价格由519元/kg下降至42元/kg，较大幅度地降低了成本，从而提高了生产效率。
Claims (1)
1.一种使用普通砂料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法，其特征在于，包括如下方法步骤：
一、配制砂浆溶液：按重量百分比取15%的1500#砂料与去离子水进行配制；
二、采用背损伤喷砂机进行加工，喷枪压力为0.15-0.45MPa，X方向喷砂速度为300-500mm/s，Y方向喷砂速度为20-40mm/s；
三、在喷砂过程中，采用干冰进行吹扫，吹扫流量为24-28sccm，使硅晶圆片表面温度在喷砂过程中瞬间降至-10至6℃；
四、经过背损伤的晶圆片清洗后进行检测。
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