CN103014877A - 一种两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的加工方法，包括如下步骤：1)将硅片双面去除量控制在32±2μm；2)配制混酸，3)将研磨后的单晶硅晶圆片按每2片为一组插片，4)进行腐蚀，5)在每回合腐蚀结束后，排酸腐蚀液和补充新酸，本发明采用2片单晶硅晶圆片的负解理面相对的插片方式及酸腐蚀工艺可以制备正解理面有较高光泽度、较低粗糙度，负解理面有较低光泽度、较高粗糙度的腐蚀片晶圆，使半导体器件厂商容易的辨别正负解理面，从而克服因解理面物理性质不同造成的电学性质差异，有利于提高加工良率。

Description

一种两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的加工方法

技术领域

本发明涉及单晶晶圆硅片表面加工工艺，特别涉及一种两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的加工方法，利用本方法可以制备两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片，来满足市场的需求。

背景技术

一般来讲，单晶硅晶圆的主要加工流程包括单晶生长→滚磨→切片→倒角→研磨→腐蚀→背损伤→背封→去边→抛光→清洗→包装。近年来，随着半导体行业的高速发展和激烈的市场竞争，为了降低半导体原材料成本，越来越多的半导体器件厂商采用经过腐蚀加工后的腐蚀片替代抛光后的晶圆片，从而省去了对加工设备环境、清洗方式、化学辅料纯度的要求较高的抛光过程。

但遗憾的是，因为单晶硅晶圆腐蚀片相对具有镜面效果的抛光片表面的光泽度较低，粗糙度较大，可能造成半导体器件厂商良率下降；另外因为单晶硅的正晶向和负晶向解理面（如<111>晶向和<-1-1-1>晶向）的物理性质不同，造成其的表面电子迁移率的重要的器件参数会有所差别，不利于器件厂商良率的提高；而传统的单晶硅晶圆腐蚀工艺，无论是酸腐蚀工艺或是碱腐蚀工艺，都是采用强酸或强碱在很短时间内与硅发生剧烈的化学反应，因为不可能轻易的区分正/负解理面。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种亮面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的方法，利用该方法可以制备正解理面是是较高光泽度、较低粗糙度，负解理面是较低光泽度、较高粗糙度的腐蚀片晶圆。该腐蚀硅片可以将较容易的区别正反面，从而可以方便的选择较高光泽度、较低粗糙度的正晶向解理面进行半导体器件加工，在不增加成本的基础上，有利于较大程度提高器件的良率。

本发明采取的技术方案是：一种两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1) 将硅片双面去除量控制在：在32±2μm；

2) 按照酸腐蚀液中的各化学成分的质量百分比配制混酸，其溶质的质量百分比范围为：氢氟酸（HF）：4.38～7.29%，硝酸（HNO₃）：32.4～36.6%，醋酸（CH₃COOH）：21.9～31.2%； 

3) 将研磨后的单晶硅晶圆片按每2片为一组插片，将2片单晶硅晶圆片的负解理面相对，插入酸腐机滚筒的每个卡槽中；

4) 选择适当工艺进行腐蚀：酸腐蚀液的温度保持在25～40℃范围内；在酸腐蚀过程中，利用一定流量的循环酸腐蚀液的方式将产生的反应热迅速带走来维持反应温度的稳定，从而保证腐蚀速率的相对稳定，混酸在酸腐机混酸槽中循环，混酸循环量保持在180～400L；在酸腐蚀的全过程中，选择在距离滚筒竖直方向50～150mm的位置向酸腐蚀液槽中吹流量为100～300L/min、压力为80～300Pa的氮气，以防止酸腐蚀硅片的花片现象；

5) 在每回合腐蚀结束后，需排放2～5L的酸腐蚀液和补充1～4L量的新酸腐蚀液以维持酸腐蚀成分的动态平衡，从而保持混酸浓度及比例的相对稳定，从而有效缩小不同回合生产的酸腐蚀片去除量的散差；

6) 腐蚀结束后，将每组的2片硅片正解理面朝向片篮U面，负解理面朝向片篮H面放置好，进行检验测量，然后包装。

本发明的优点及效果：本发明采用2片单晶硅晶圆片的负解理面相对的插片方式及酸腐蚀工艺可以制备正解理面有较高光泽度、较低粗糙度，负解理面有较低光泽度、较高粗糙度的腐蚀片晶圆，使半导体器件厂商容易的辨别正负解理面，从而克服因解理面物理性质不同造成的电学性质差异，有利于提高加工良率。

附图说明

附图1、实施例1中的硅片正反两面光泽度对比；

附图2、实施例2中的硅片正反两面光泽度对比。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

 实施例1：

5英寸掺P<111>晶向硅片，电阻率15~25Ω.㎝。工艺步骤如下：

1）利用倒片机将清洗过的待腐蚀硅片从片篮中倒入滚筒中；

2）根据硅片的产品规格，选择酸腐蚀液的质量百分比为HF：HNO₃：CH₃COOH=4.38%：32.4%：31.2%进行加工；

3) 将研磨后的单晶硅晶圆片每2片为一组插片，将2片单晶硅晶圆片的负解理面相对，插入滚筒的每个卡槽中；

4) 选择适当工艺进行腐蚀：腐蚀温度为23℃；自转速率为50rpm，公转速率为10rpm；酸腐蚀液循环量为400L；氮气位置为100mm；氮气流量为300L/min；氮气压力为300Pa，氮气时间为全程；排酸腐蚀液量为5L，补腐蚀液量为4L；

5) 将放置硅片的滚筒放入酸腐蚀机中，开始腐蚀；

6) 腐蚀结束后，将每组的2片硅片正解理面朝向片片篮U面，负解理面朝向片篮H面放置好；

7) 进行检验测量，然后包装。

技术效果检测：采用上述酸腐蚀工艺生产，硅片光泽度采用MN-60型光泽度仪进行测量，如图1所示：正解理面的光泽度要远远高于负解理面的光泽度，因此能采用肉眼即能轻易的辨别正反两面。

实施例2：

6英寸掺B<100>晶向硅片，电阻率4~7Ω.㎝。工艺步骤如下：

1）利用倒片机将清洗过的待腐蚀硅片从片篮中倒入滚筒中；

2）根据硅片的产品规格，选择酸腐蚀液的质量百分比为HF：HNO₃：CH₃COOH=7.29%：36.6%：21.9%进行加工；

3) 将研磨后的单晶硅晶圆片按每2片为一组插片，将2片单晶硅晶圆片的负解理面相对，插入滚筒的每个卡槽中；

4) 选择适当工艺进行腐蚀：腐蚀温度为23℃；自转速率为50rpm，公转速率为10rpm；酸腐蚀液循环量为180L；氮气位置为150mm；氮气流量为100L/min；氮气压力为80Pa，氮气时间为全程；排酸腐蚀液量为2L，补腐蚀液量为1L；

5) 将放置硅片的滚筒放入酸腐蚀机中，开始腐蚀。

6) 腐蚀结束后，将每组的2片硅片正解理面朝向片片篮U面，负解理面朝向片篮H面放置好。

7) 进行检验测量，然后包装。

技术效果检测：采用上述酸腐蚀工艺生产，硅片光泽度采用MN-60型光泽度仪进行测量，如图2所示：正解理面的光泽度要远远高于负解理面的光泽度，因此能采用肉眼即能轻易的辨别正反两面。

上述详细说明是有关本发明的具体说明，凡未脱离本发明精神的任何等效实施或变更，均属于本发明的内容范围。

Claims (1)

1.一种两面光泽度不同的单晶硅晶圆腐蚀片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1) 将硅片双面去除量控制在：在32±2μm；

2) 按照酸腐蚀液中的各化学成分的质量百分比配制混酸，其溶质的质量百分比范围为：氢氟酸（HF）：4.38～7.29%，硝酸（HNO₃）：32.4～36.6%，醋酸（CH₃COOH）：21.9～31.2%； 

3) 将研磨后的单晶硅晶圆片按每2片为一组插片，将2片单晶硅晶圆片的负解理面相对，插入酸腐机滚筒的每个卡槽中；

4) 选择适当工艺进行腐蚀：酸腐蚀液的温度保持在25～40℃范围内；在酸腐蚀过程中，利用一定流量的循环酸腐蚀液的方式将产生的反应热迅速带走来维持反应温度的稳定，从而保证腐蚀速率的相对稳定，混酸在酸腐机混酸槽中循环，混酸循环量保持在180～400L；在酸腐蚀的全过程中，选择在距离滚筒竖直方向50～150mm的位置向酸腐蚀液槽中吹流量为100～300L/min、压力为80～300Pa的氮气，以防止酸腐蚀硅片的花片现象；

5) 在每回合腐蚀结束后，需排放2～5L的酸腐蚀液和补充1～4L量的新酸腐蚀液以维持酸腐蚀成分的动态平衡，从而保持混酸浓度及比例的相对稳定，从而有效缩小不同回合生产的酸腐蚀片去除量的散差；

6) 腐蚀结束后，将每组的2片硅片正解理面朝向片篮U面，负解理面朝向片篮H面放置好，进行检验测量，然后包装。

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