CN103021832A - 一种通过碱腐蚀改善硅片腐蚀表面外观的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种修复硅片表面的碱腐蚀片加工工艺，包括如下步骤：步骤一、配制碱腐蚀溶液：按重量百分比取30%-60%的KOH或NaOH与去离子水进行配制；步骤二、腐蚀温度：105℃至115℃；步骤三、腐蚀时间：1分钟至10分钟；步骤四、腐蚀去除量：4微米至10微米，本发明的优点及效果：本发明是通过调整碱腐蚀工艺之后，成功制备出修复硅片表面的单晶硅碱腐蚀片，降低半导体制造成本。

Description

一种通过碱腐蚀改善硅片腐蚀表面外观的加工工艺

技术领域

本发明涉及单晶硅晶圆生产方法，特别涉及一种通过碱腐蚀的方法改善晶圆硅片表面外观的加工工艺。

背景技术

半导体单晶硅晶圆硅片生产线的良率是降低制造成本的关键，往往良率提高一个百分点，毛利率就会提高两个百分点，因而成为技术研发重点课题。而硅片表面外观，尤其是腐蚀片正反面及抛光片背表面上存在花片、沾污通常判为不合格品进行报废，从而影响了生产线的良率。这部分不良品产生的主要原因有研磨后的硅片清洗工艺不佳，造成研磨粉及有机物的残留，造成酸腐蚀后显现的沾污；背损伤后的硅片清洗工艺不佳，造成喷砂砂浆无法完全清除或存有药液残留、花片现象。而这部分不良往往占总报废数的一半以上，极大的造成原材料的浪费。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种改善硅片腐蚀表面外观的加工工艺，通过研发碱腐蚀工艺实现对酸腐蚀片表面少量减薄，从而解决腐蚀片表面外观不佳的问题。

硅片碱腐蚀是一种常见的加工方法，通常用于硅片研磨后的化学减薄，从而达到去除研磨硅片损伤层的目的；其原理是利用碱性氢氧化物如氢氧化钾（KOH）与硅片反应，Si+ 2H₂O + 2KOH → 2H₂ + Si(OH)₂(O)₂ +2K⁺。但是从未有相关资料报道运用该加工技术用在酸腐蚀及背损伤清洗工艺后。

运用碱腐蚀技术于酸腐蚀及背损伤清洗工艺后会存在一些技术问题，因为当研磨硅片经过酸腐蚀后再进行碱腐蚀后会在硅片表面形成一个小的腐蚀纹，腐蚀纹在开始形成时腐蚀纹较小，而随着腐蚀深度增大，这些小而深的腐蚀坑在后面抛光时无法去除。这些腐蚀坑还会因为颗粒陷入而使硅片表面无法清洁。要解决这些小而深得腐蚀坑问题，就要对硅片腐蚀减薄量加以控制，使硅片的减薄量尽量减少还能达到表面修复的作用。

     本发明采取的技术方案是：一种通过碱腐蚀改善硅片腐蚀表面外观的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（一）、配制碱腐蚀溶液：按重量百分比取30%-60%的KOH或NaOH与去离子水进行配制；

（二）、腐蚀温度：105℃至115℃；

（三）、腐蚀时间：1分钟至10分钟；

（四）、腐蚀去除量：4微米至8微米。

本发明的优点及效果：本发明是通过研发碱腐蚀工艺之后，成功制备出能表面外观良好的硅片，为降低半导体制造成本做出了有益的尝试。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：本发明的研磨片可选取4至6英寸的单晶硅片，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，去除量为4至8μm。

实施例1：

下面对6英寸640μm厚，晶向为<111>，电阻率为0.002-0.004Ω.cm的拉晶方式为直拉化腐片的碱腐蚀修复工艺过程进行详细描述：按重量百分比取30%-60%的KOH碱腐蚀液，升温至准备温度；设定准备温度为105℃至115℃ 放入，去除4μm -6μm。

1.实施硅片：6英寸直拉硅化腐片，电阻率：0.002-0.004Ω.cm，厚度640μm，数量：500片。

2.加工设备：硅片碱腐蚀系统；

3.辅助工装：6英寸PFA片篮；

4.辅料：固体KOH（分析纯）、去离子水。

5.工艺参数设定： 

（1）碱腐蚀工艺参数：

a）腐蚀液浓度：45%；

b）腐蚀温度：105℃至115℃；

c）腐蚀时间：8分钟

e）去除量：4.5um 。

（2）碱腐蚀后快排清洗工艺参数：

a）冲洗次数：1次；

b）排水延迟时间：0秒；

c）排水时间：10秒；

d）排液延迟时间：10秒；

e）注水时间：1分10秒。

（3）盐酸清洗槽工艺参数：

a）盐酸温度：室温；

b）盐酸浓度：8%-10%；

c）清洗时间：5分钟。

（4）HCL（盐酸）清洗后快排水洗工艺参数：

与步骤（2）的碱腐蚀后快排清洗工艺参数相同。

6.具体工艺步骤：

（1）倒片：利用倒片机将硅片从PP片篮倒入对应尺寸的PFA片篮中；

（2）配制45%碱溶液；按重量百分比取45%KOH与去离子水配制碱腐蚀溶液；

（3）加热升温腐蚀溶液：打开设备腐蚀槽的加热器将温度升至115℃；

（4）配制HCL溶液：取36%的盐酸（分析纯）3.6675L，用去离子水稀释成10L得到10%稀HCL溶液； 

（5）碱腐蚀加工：使用碱腐蚀设备将硅片投入碱腐蚀槽进行碱腐蚀操作 ，同时开启设备循环泵及机械手抛动；

（6）碱腐蚀后，进行快排清洗；

（7）HCL清洗；

（8）HCL清洗后快排水洗；

（9）甩干硅片。

7．产品质量检验：采取本工艺加工的碱腐片厚度去除4.5微米，表面洁净无任何沾染。

实施例2： 

下面对6英寸640μm厚，晶向为<100>，电阻率为1000-3000Ω.cm的拉晶方式为区熔化腐片的碱腐蚀修复工艺过程进行详细描述：

按重量百分比取30%-60%的KOH碱腐蚀液，升温至准备温度；设定准备温度为105℃至115℃，去除8μm -10μm。

1.实施硅片：6英寸区熔硅研磨片，电阻率：0.007-0.02Ω.cm，厚度640μm，数量：500片。

2.加工设备：硅片碱腐蚀系统。

3.辅助工装：6英寸PFA片篮。

4.辅料：固体NaOH（分析纯）、去离子水。

5.工艺参数设定： 

（1）碱腐蚀工艺参数：

a）腐蚀液浓度：45%；

b）腐蚀温度：105℃至115℃℃；

c）腐蚀时间：2分钟

e）去除量：4um 。

（2）碱腐蚀后快排清洗工艺参数：

a）冲洗次数：1次；

b）排水延迟时间：0秒；

c）排水时间：10秒；

d）排液延迟时间：10秒；

e）注水时间：1分10秒。

（3）盐酸清洗槽工艺参数：

a）盐酸温度：室温；

b）盐酸浓度：15%；

c）清洗时间：5分钟。

（4）HCL清洗后快排水洗工艺参数：

与步骤（2）的碱腐蚀后快排清洗工艺参数相同。

6.具体工艺步骤：

（1）倒片：利用倒片机将硅片从PP片篮倒入对应尺寸的PFA片篮中；

（2）配制31%碱溶液；按重量百分比取31%NaOH与去离子水配制碱腐蚀溶液；

（3）加热升温腐蚀溶液：打开设备腐蚀槽的加热器将温度升至85±1℃；

（4）配制HCL溶液：取36%的盐酸（分析纯）3.6675L，用去离子水稀释成10L得到10%稀HCL溶液；

（5）碱腐蚀加工：使用碱腐蚀设备将硅片投入碱腐蚀槽进行碱腐蚀操作 ，同时开启设备循环泵及机械手抛动；

（6）碱腐蚀后，进行快排清洗；

（7）HCL清洗；

（8）HCL清洗后快排水洗；

（9）甩干硅片。

7．产品质量检验：采取本工艺加工的碱腐片厚度去除4微米，表面洁净无任何沾染。

从以上两个实施例可以看出：碱腐蚀溶液的配比浓度与腐蚀温度和腐蚀时间的关系，控制好三者关系，就能实现4微米至10微米的腐蚀去除量。从而达到修复硅片表面的效果。

以上碱腐蚀工艺采用的碱腐蚀设备均为本行业通用设备。根据上述说明，结合本领域公知技术，即可实现本发明。

Claims (1)

1.一种通过碱腐蚀改善硅片腐蚀表面外观的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（一）、配制碱腐蚀溶液：按重量百分比取30%-60%的KOH或NaOH与去离子水进行配制；

（二）、腐蚀温度：105℃至115℃；

（三）、腐蚀时间：1分钟至10分钟；

（四）、单晶硅碱腐片去除量：4微米至8微米。