CN103065935B - 一种采用挤压方式去除igbt用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法，将专用的挤压去边机应用于硅晶圆抛光片边缘氧化膜处理过程，1、将硅晶圆片背封面与胶圈垫片胶圈面对齐，参考面朝下，放在挤压去边机的定位台上定位；2、通过转动螺纹挤压杆将定位好的硅晶圆片和胶圈垫片紧紧挤压到一起；3、将夹好硅晶圆片和胶圈垫片的挤压去边机放置于充满HF蒸汽的腔室或将夹好硅晶圆片和胶圈垫片局部浸入HF溶液中，摇动摇柄使右侧挤压盘旋转，4、用纯水冲洗掉硅晶圆片表面残留的HF后，将硅晶圆片和胶圈垫片分离，本方法可精确控制HF对SiO₂膜的去除范围，提高生产效率；降低成本，利于大规模量产，能满足任何规格的晶圆边缘氧化膜去除的生产需要。

Description

一种采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法

技术领域

本发明涉及半导体硅晶圆抛光片的背处理技术，特别涉及一种采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法。

背景技术

    硅晶圆抛光片的加工一般主要包括切片、倒角、磨片、腐蚀、背处理、抛光、清洗制程，其中背处理制程一般包括背损伤处理、背封处理和边缘氧化膜去除处理。边缘氧化膜去除处理是硅晶圆抛光片加工的重要制程，对硅晶圆抛光片以及后道外延和IGBT器件的良率起着至关重要的作用：因为背封工艺过程造成的倒角面、硅晶圆片正面的SiO₂的残留，甚至硅晶圆片背面边缘的SiO₂残留都可能成为外延生长过程中的成核中心，在边缘形成多晶、非晶（无定形态硅）；从而影响了外延质量，减少了外延的有效面积。而外延后边缘的晶格缺陷，可造成后道器件边缘良率低。

    遗憾的是，目前国内硅晶圆抛光片制造厂家在边缘氧化膜去除处理技术都有各自的局限性：通常包括如下方法：方法1是：用HF气体在反应室内将硅晶圆片边缘的氧化膜去除（文中简称反应室去边技术），该技术的缺点是HF气体易挥发，一次腐蚀就需耗费大量的HF，不利于控制成本，也可能对操作员工造成伤害；另外无法精确控制HF去除范围，可能会将硅晶圆片背面中央的背封SiO₂膜一并去除。方法2：将放有晶圆硅晶圆片的片架对准转轮，使硅晶圆片与转轮接触（文中简称滚轮式去边技术）；利用转轮带动装有硅晶圆片的片架转动，转轮的下方设有HF槽，在转轮转动的同时，硅晶圆片边缘上的SiO₂膜被HF刻蚀；这种技术虽能确保背面中央的背封SiO₂膜不被去除，但由于HF液体始终在流动，该方法难以精确控制HF对SiO₂膜的去除范围其边缘去除范围，其边缘往往参差不齐，加工合格率较低。方法3：采用人工贴附的方法（文中简称手贴膜去边技术）将不被HF腐蚀的圆形塑料蓝膜粘附到硅晶圆片和吸盘表面，将硅晶圆片不需要去除背封SiO₂膜的部分保护起来，然后将其置于HF酸蒸汽中或是HF液体中，去除边缘背封二氧化硅膜；该方法可以控制HF酸蒸汽的去除时间，从而限制HF的使用，另外可以精确控制HF对SiO₂膜的去除范围；但是由于专用的圆形塑料蓝膜被少数制造厂商垄断，成本通常成本很高；而且该制程精度控制完全取决于人工贴附圆形塑料蓝膜是否准确，对操作人操作要求很高，不利于大规模量产；另外由于其圆形塑料蓝膜规格有限，往往不能满足实际晶圆边缘氧化膜去除的生产需要。

    因此，如何克服上述方法的不足，保留其优点，使边缘氧化膜去除处理技术突破传统技术，就成为了本技术领域的技术人员所要研究和解决的问题。

发明内容

    本发明的目的是针对硅晶圆抛光片边缘氧化膜去除技术现状，提供一种过程简单、高效、成本低新工艺，新工艺中采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘二氧化硅氧化膜边缘，设计专用挤压式去边机，用半自动装置来替代纯手工，进而降低了对操作人的要求，适合大规模量产的需要。

本发明是通过这样的技术方案实现的：一种采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法，其特征在于，设计专用挤压式去边机，将专用的挤压式去边机应用于硅晶圆抛光片边缘氧化膜处理过程；

所述挤压式去边机由支架、定位台 、挤压进退组件、挤压盘和 旋转组件构成；

所述支架作为定位台 、挤压进退组件、挤压盘和 旋转组件的支承体呈U形，支架的左右两侧板镜向对称，左右两侧板上分别加工一个轴孔，两轴孔同心； 

所述定位台为h形状，定位台的下部固定在支架的底板平面中央位置上；其定位平面和定位立面相互垂直成直角；

所述挤压进退组件由芯轴、螺纹挤压杆、螺孔盘、弹簧、过度盘和左侧挤压盘构成；

螺孔盘通过螺栓固定在支架左侧板外侧，螺孔盘的螺孔与左侧板上轴孔位置对应，两孔同心；过度盘固定在支架左侧板内侧，过度盘中心孔与左侧板上轴孔位置对应，两孔同心；

螺纹挤压杆旋在螺孔盘上，芯轴装配在螺纹挤压杆的中心孔内，芯轴的轴右端部穿过过度盘和左挤压盘41中心盲孔配合；芯轴31的轴左端部加工螺纹，配合螺母；

水平调整芯轴，使芯轴的轴右端部顶在左挤压盘中心盲孔底部，然后通过销钉将螺纹挤压杆和芯轴固定，当螺纹挤压杆在螺孔盘旋入时， 芯轴随螺纹挤压杆向右移动，左挤压盘在芯轴的顶推下随之向右移动；

所述旋转组件由摇柄、动轴、右侧挤压盘构成；摇柄通过动轴驱动右侧挤压盘旋转；

    定位台位于左右两个挤压盘中间，定位台底面用于定位硅晶圆片参考面，定位台垂直面用于定位硅晶圆片边缘；挤压盘与定位台高度为75mm；

所述采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法，包括如下步骤： 

步骤1、 把经过背损伤、背封之后的硅晶圆片从片蓝中取出，硅晶圆片背封面与胶圈垫片胶圈面对齐，参考面朝下，将其放在挤压式去边机的定位台上定位； 

步骤2、 通过转动螺纹挤压杆将定位好的硅晶圆片和胶圈垫片紧紧挤压到一起（根据不同的尺寸更换胶圈垫片）；

步骤3、 将夹好硅晶圆片和胶圈垫片的挤压式去边机放置于充满HF蒸汽的腔室或将夹好硅晶圆片和胶圈垫片边缘部分浸入HF溶液中，摇动摇柄使右侧挤压盘旋转 ，持续1-5分钟完全除去边缘的SiO₂膜；

步骤4、用纯水冲洗掉硅晶圆片表面残留的HF后，将硅晶圆片和胶圈垫片分离，插入片篮甩干。

     所述的硅晶圆片为但不限于6英寸（直径150mm）硅晶圆片，厚度从300μm至1600μm，掺杂剂为As，P，Sb或B，晶向为<100>或<111>，电阻率从10^-4至10⁴Ω；所述的HF溶液浓度为但不限于10%至49%； 

      本发明的优点及效果：对比反应室去边技术，由于采用HF溶液而非HF气体，从而既能保证SiO₂膜被完全除去又能控制成本，还保证了员工的安全；对比滚轮式去边技术，由于该设备为机械加工，可以精确控制其精度，从而精确控制HF对SiO₂膜的去除范围，大大提高了生产效率；对比手贴膜去边技术，由于采用的是半自动设备，而又不使用昂贵的蓝膜，成本大大降低，另外，操作简便降低了对操作人的要求，有利于大规模量产，能满足任何规格的晶圆边缘氧化膜去除的生产需要。

附图说明

图1、挤压式去边机剖视图；

图2、挤压式去边机主视图；

图3、挤压式去边机后视图；

图4、挤压式去边机左视图；

图5、挤压式去边机右视图；

图6、晶圆示意图。

图中：1. 支架，2. 定位台，3. 挤压进退组件，4. 挤压盘，5. 旋转组件，6.晶圆片，7.胶圈垫片；21.定位平面，22.定位立面22；31.芯轴，32.螺纹挤压杆，33.螺孔盘，34.弹簧，35.过度盘，41.左侧挤压盘，42.右侧挤压盘42；51.摇柄，52.动轴； 

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：

如图1至图6所示，所述挤压式去边机由支架1、定位台2 、挤压进退组件3、挤压盘4和 旋转组件5构成；

所述支架1作为定位台2 、挤压进退组件3、压盘4和 旋转组件5的支承体呈U形，支架1的左右两侧板镜向对称，左右两侧板上分别加工一个轴孔，两轴孔同心； 

所述定位台2为h形状，定位台2的下部固定在支架1的底板平面中央位置上；其定位台底面和垂直面相互垂直成直角； 

所述挤压进退组件3由芯轴31、螺纹挤压杆32、螺孔盘33、弹簧34、过度盘35和左侧挤压盘41构成；

螺孔盘33通过螺栓固定在支架1左侧板外侧，螺孔盘33的螺孔与左侧板上轴孔位置对应，两孔同心；过度盘35固定在支架1左侧板内侧，过度盘中心孔与左侧板上轴孔位置对应，两孔同心；

螺纹挤压杆32旋在螺孔盘33上，芯轴31装配在螺纹挤压杆32 的中心孔内，芯轴31的轴右端部穿过过度盘35和左挤压盘41中心盲孔配合；芯轴31的轴左端部加工螺纹，配合螺母；

水平调整芯轴31，使芯轴31的轴右端部顶在左挤压盘41中心盲孔底部，然后通过销钉将螺纹挤压杆32和芯轴31固定，当螺纹挤压杆32在螺孔盘33 旋入时， 芯轴31随螺纹挤压杆32向右移动，左挤压盘41在芯轴31的顶推下随之向右移动；

所述旋转组件5由摇柄51、动轴52、右侧挤压盘42构成；摇柄51通过动轴52驱动右侧挤压盘42旋转；

    定位台2位于左右两个挤压盘4中间，定位台2底面用于定位硅晶圆片参考面，垂直面用于定位硅晶圆片边缘；左右两个挤压盘4与定位台2的高度为75mm；

      当挤压式去边机处于准备工作时两个挤压盘4位置分别靠近支架立面；

      当挤压式去边机处于工作时两个挤压盘4相对运动；

      通过定位台将硅晶圆片6背封面与垫片胶圈7面重合，转动螺纹挤压杆32使挤压盘4相对运动，将硅晶圆片和垫片紧紧挤压为一体。

  实施例1：

    本发明具体制备过程如下：    

1） 准备经过背损伤、清洗之后的6英寸（直径150mm）厚度为642μm，掺杂剂为As，<111>晶向，电阻率为0.002-0.004的硅晶圆片作为原料

2）把经过背损伤、清洗之后的硅晶圆片从片蓝中取出，背封面硅晶圆片6背封面与胶圈垫片7的胶圈面对齐，参考面朝下，将其放在挤压式去边机定位台上定位；

3）通过转动螺纹32将定位好的硅晶圆片6和7紧紧挤压到一起（根据不同的尺寸更换胶圈垫片）；

4) 将挤压式去边机与硅晶圆片6和胶圈垫片7放置于充满HF蒸汽的腔室或浸入HF溶液中1-5分钟完全除去边缘的SiO₂膜；

5）用纯水冲洗掉硅晶圆片表面残留的HF后，将硅晶圆片6和胶圈垫片7分离，插入片篮甩干；

11）按照1）-5）的方法实施500片的小批量生产，合格率达到96.8%，说明该方法是一种适用于大规模工业生产的去除背面SiO2膜的技术。 

      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。

    根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (1)

1.一种采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法，其特征在于，设计专用挤压式去边机，将专用的挤压式去边机应用于硅晶圆抛光片边缘氧化膜处理过程；

所述挤压式去边机由支架、定位台 、挤压进退组件、挤压盘和 旋转组件构成；

所述支架作为定位台 、挤压进退组件、挤压盘和 旋转组件的支承体呈U形，支架的左右两侧板镜向对称，左右两侧板上分别加工一个轴孔，两轴孔同心； 

所述定位台为h形状，定位台的下部固定在支架的底板平面中央位置上；其定位台底面和垂直面相互垂直成直角；

所述挤压进退组件由芯轴、螺纹挤压杆、螺孔盘、弹簧、过度盘和左侧挤压盘构成；

螺孔盘通过螺栓固定在支架左侧板外侧，螺孔盘的螺孔与左侧板上轴孔位置对应，两孔同心；过度盘固定在支架左侧板内侧，过度盘中心孔与左侧板上轴孔位置对应，两孔同心；

螺纹挤压杆旋在螺孔盘上，芯轴装配在螺纹挤压杆的中心孔内，芯轴的轴右端部穿过过度盘和左挤压盘41中心盲孔配合；芯轴31的轴左端部加工螺纹，配合螺母；

   水平调整芯轴，使芯轴的轴右端部顶在左挤压盘中心盲孔底部，然后通过销钉将螺纹挤压杆和芯轴固定，当螺纹挤压杆在螺孔盘旋入时， 芯轴随螺纹挤压杆向右移动，左挤压盘在芯轴的顶推下随之向右移动；

所述旋转组件由摇柄、动轴、右侧挤压盘构成；摇柄通过动轴驱动右侧挤压盘旋转；

    定位台位于左右两个挤压盘中间，定位台底面用于定位硅晶圆片参考面，定位台垂直面用于定位硅晶圆片边缘；左右两个挤压盘与定位台高度为75mm；

所述采用挤压方式去除IGBT用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法，包括如下步骤： 

步骤1、 把经过背损伤、清洗之后的硅晶圆片从片蓝中取出，硅晶圆片背封面与胶圈垫片胶圈面对齐，参考面朝下，将其放在挤压式去边机的定位台上定位； 

步骤2、 通过转动螺纹挤压杆将定位好的硅晶圆片和胶圈垫片紧紧挤压到一起，根据不同的尺寸更换胶圈垫片；

步骤3、 将夹好硅晶圆片和胶圈垫片的挤压式去边机放置于充满HF蒸汽的腔室或将夹好硅晶圆片和胶圈垫片边缘部分浸入HF溶液中，摇动摇柄使右侧挤压盘旋转 ，持续1-5分钟完全除去边缘的SiO₂膜；

步骤4、用纯水冲洗掉硅晶圆片表面残留的HF后，将硅晶圆片和胶圈垫片分离，插入片篮甩干。