CN103715079A - Gpp芯片腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GPP芯片腐蚀方法，包括步骤：一、将光刻处理完毕后的硅片竖直放入腐蚀液中进行一阶段腐蚀，硅片在腐蚀液中的位置为初始位置；二、步骤一中腐蚀完成后，取出硅片，以所述初始位置为参考顺时针旋转硅片90°后将硅片竖直放入腐蚀液进行二阶段腐蚀；三、步骤二中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤二硅片旋转90°后的基础上再将硅片顺时针旋转90°后竖直放入腐蚀液进行三阶段腐蚀；四、步骤三中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤三硅片旋转90°的基础上再将硅片顺时针旋转90°后竖直放入腐蚀液进行四阶段腐蚀；五、步骤四完成后取出硅片进行清洗。本发明方法腐蚀的硅片的沟槽深度的均匀性好，使制作出的GPP芯片性能参数更优。
Description
技术领域
本发明涉及GPP芯片生产工艺领域，特别涉及一种制造GPP芯片的腐蚀方法。
背景技术
目前的GPP芯片制造工艺中，光刻处理后的硅片采用湿法腐蚀方法进行图形转换时，大多数都是采用强氧化剂HNO3和腐蚀SiO2的HF混合液，强氧化剂HNO3对硅片进行氧化，将硅氧化为二氧化硅，然后利用HF酸与SiO2的反应来去掉二氧化硅，从而达到对硅片的腐蚀目的。化学反应方程式：
其中，反应生成的H2SiF6可溶于水，产生的氢气泡非常小而且致密，附着在硅片沟槽表面上，由于腐蚀过程硅片均为竖直放置于腐蚀液中，而光刻显影后的硅片上形成的待腐蚀的沟槽相互垂直，这就导致部分沟槽垂直于腐蚀液液面，而另外部分沟槽平行于液面，腐蚀化学反应进行中释放的致密气泡聚集成较大气泡后，垂直于液面的沟槽气泡可沿沟槽顺利逸走而平行于液面的沟槽因排气不畅，氢气泡附着在沟槽表面而使腐蚀液与硅的腐蚀无法顺畅进行，从而导致沟槽深度不均匀。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种提高GPP芯片制造中沟槽深度均匀性的GPP芯片腐蚀方法。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种GPP芯片腐蚀方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、将光刻处理完毕后的硅片竖直放入腐蚀液中进行一阶段腐蚀，腐蚀时间为9-11分钟，硅片此时在腐蚀液中的位置为初始位置。
步骤二、步骤一中腐蚀完成后，取出硅片，以所述初始位置为参考顺时针旋转硅片90°后将硅片竖直放入腐蚀液进行二阶段腐蚀，腐蚀时间为6-8分钟。
步骤三、步骤二中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤二硅片旋转90°后的基础上再将硅片顺时针旋转90°后竖直放入腐蚀液进行三阶段腐蚀，腐蚀时间为5-7分钟。
步骤四、步骤三中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤三硅片旋转90°的基础上再将硅片顺时针旋转90°后竖直放入腐蚀液进行四阶段腐蚀，腐蚀时间为4-6分钟。
步骤五、步骤四完成后取出硅片进行清洗。
本发明根据GPP芯片沟槽腐蚀特点，在腐蚀过程中添加旋转动作，将整个腐蚀过程分解成4个阶段，以第一个阶段硅片位置为初始位置，每个阶段完成后将硅片顺时针进行一个90°的旋转，达到第四个阶段时硅片翻转270°。通过旋转，不断将垂直于液面的沟槽和平行于液面的沟槽位置互换，从而使得沟槽的腐蚀更加均匀。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明方法腐蚀的硅片的沟槽深度均匀性好，沟槽深度基本一致，从而能够很好的控制硅片腐蚀的N区宽度，使制作出的GPP芯片在承受反压时的PN结展宽宽度更一致，反映出的芯片电压参数也更一致。同时，一致的沟槽深度能够达到尽可能少的腐蚀，保证硅片的留底厚度更厚，硅片的强度更高，也减少了腐蚀等工序硅片的破片率。
附图说明：
图1为本发明方法步骤一腐蚀时硅片的侧面示意图。
图2为本发明方法步骤二腐蚀时硅片的侧面示意图。
图3为本发明方法步骤三腐蚀时硅片的侧面示意图。
图4为本发明方法步骤四腐蚀时硅片的侧面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明主要是针对GPP芯片制作整个工艺过程中的腐蚀阶段做出的改进，其余工艺过程均为现有成熟工艺，在本发明中不做具体说明。
本发明的GPP芯片腐蚀方法具体包括以下步骤：
步骤一、将光刻处理完毕后的硅片竖直放入酸槽的腐蚀液中进行一阶段腐蚀，一阶段腐蚀时间为9-11分钟，优选10分钟。硅片此时位于酸槽腐蚀液中的位置为初始位置（见图1，图1中示出的是硅片侧面）。本发明中腐蚀液均采用常规的开沟酸液，例如由硝酸、氢氟酸和冰乙酸组成的腐蚀液，此为现有技术，不再详述。
步骤二、步骤一中腐蚀完成后，取出硅片，以所述初始位置为参考顺时针旋转硅片90°后（见图2）将硅片竖直放入腐蚀液进行二阶段腐蚀，腐蚀时间为6-8分钟，优选7分钟。
步骤三、步骤二中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤二硅片旋转90°后的基础上再将硅片顺时针旋转90°（见图3）后竖直放入腐蚀液进行三阶段腐蚀，腐蚀时间为5-7分钟，优选6分钟。
步骤四、步骤三中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤三硅片旋转90°的基础上再将硅片顺时针旋转90°（见图4）后竖直放入腐蚀液进行四阶段腐蚀，腐蚀时间为4-6分钟，优选5分钟。
需要说明的是，步骤一中硅片位于酸槽腐蚀液中的初始位置任意，固定一个位置向上就可以。完成一步，硅片从腐蚀液中取出，将硅片顺时针旋转90°，依次共旋转3次就可以了。因此图1-4看来都是相同的，因为光刻显影后，硅片的图形均为90°对称图形。图1-4中互相垂直的水平线和垂直线表示的是上述待腐蚀的沟槽。
步骤五、步骤四完成后取出硅片进行清洗。四阶段腐蚀完成后进入腐蚀液残留物清洗工序，此时完成该方法所有步骤。
本发明根据GPP芯片沟槽腐蚀特点，在腐蚀过程中添加旋转动作，将整个腐蚀过程分解成4个阶段，以第一个阶段为初始位置，每个阶段完成后将硅片顺时针进行一个90°的旋转，达到第四个阶段时硅片翻转270°。通过旋转，不断将垂直于液面的沟槽和平行于液面的沟槽位置互换，使原本平行于液面的沟槽因排气不畅导致氢气泡附着在沟槽表面而使腐蚀液与硅的腐蚀无法顺畅进行的问题得到解决，从而使得沟槽的腐蚀更加均匀。采用本发明方法腐蚀后，沟槽深度均匀性好，沟槽深度基本一致，本发明中沟槽深度误差控制在5微米以内，这样能够很好的控制硅片腐蚀的N区宽度，使制作出的GPP芯片在承受反压时的PN结展宽宽度更一致，反映出的芯片电压参数也更一致。同时，一致的沟槽深度能够达到尽可能少的腐蚀，保证硅片的留底厚度更厚，硅片的强度更高，也减少了腐蚀等工序硅片的破片率。
下面结合一个对比试验说明本发明的优点：
1）在腐蚀过程中，不旋转硅片，腐蚀完成后测量得到的沟槽深度平均值数据是：水平方向沟槽深度平均值为128.1um，垂直方向沟槽深度平均值为148.5um,两者差值为20.4um。
2) 在腐蚀时, 将光刻处理完毕后的硅片放入腐蚀液中进行一阶段腐蚀，硅片此时在腐蚀液中的位置为初始位置。一阶段腐蚀完成后，取出硅片，以所述初始位置为参考顺时针旋转硅片90°后将硅片放入腐蚀液进行二阶段腐蚀。也就是完成本发明中的步骤一和步骤二，即旋转一次硅片，发明人也做了同样的测量，得到的沟槽深度平均值数据是：水平方向沟槽深度平均值为139.3um，垂直方向沟槽深度平均值为147.8um,两者差值为8.5um。
3）采用本发明方法，腐蚀过程中进行三次硅片旋转后，得到的沟槽深度平均值数据是：水平方向沟槽深度平均值为154.9um，垂直方向沟槽深度平均值为156.8um,两者差值为1.9um。
通过上述数据对比可知，采用本发明方法腐蚀，硅片上水平方向的沟槽和垂直方向的沟槽的腐蚀更加均匀，沟槽深度误差小且控制在5um以内，这样能够很好的控制硅片腐蚀的N区宽度，使制作出的GPP芯片在承受反压时的PN结展宽宽度更一致，反映出的芯片电压参数也更一致。同时，一致的沟槽深度能够达到尽可能少的腐蚀，保证硅片的留底厚度更厚，硅片的强度更高，也减少了腐蚀等工序硅片的破片率。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。
Claims (1)
1.一种GPP芯片腐蚀方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将光刻处理完毕后的硅片竖直放入腐蚀液中进行一阶段腐蚀，腐蚀时间为9-11分钟，硅片此时在腐蚀液中的位置为初始位置；
步骤二、步骤一中腐蚀完成后，取出硅片，以所述初始位置为参考顺时针旋转硅片90°后将硅片竖直放入腐蚀液进行二阶段腐蚀，腐蚀时间为6-8分钟；
步骤三、步骤二中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤二硅片旋转90°后的基础上再将硅片顺时针旋转90°后竖直放入腐蚀液进行三阶段腐蚀，腐蚀时间为5-7分钟；
步骤四、步骤三中腐蚀完成后，取出硅片，在步骤三硅片旋转90°的基础上再将硅片顺时针旋转90°后竖直放入腐蚀液进行四阶段腐蚀，腐蚀时间为4-6分钟；
步骤五、步骤四完成后取出硅片进行清洗。
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