CN104576308A - 一种外延片的清洗和封装方法 - Google Patents

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Abstract

一种外延片的清洗和封装方法,清洗过程包括以下步骤:(1)兆声清洗:采用APM清洗液,清洗时间为600~1200s,清洗温度为60℃,兆声频率为870kHz;(2)快排和喷淋:使用冷水对外延片表面进行快排循环处理3次,冷水温度为25℃;使用热水对外延片表面进行喷淋,喷淋时间为300s,热水温度为60℃;(3)干燥:采用异丙醇干燥的方法,用热氮气作为载气,氮气流速为12m/s,温度为60℃,时间为630s;封装过程为:清洗后的外延片先用内封装袋进行封装,封装时先充氮气,再抽真空以充分去除袋内的空气;封装好后将干燥剂用透明胶带固定在内包装袋上,然后用外包装袋封装,方法同内包装袋。通过本发明可得到理想的外延片表面状态,外延片长时间存储表面不会产生“雾”缺陷。

Description

一种外延片的清洗和封装方法
技术领域
本发明涉及一种外延片的清洗和封装方法,属于硅片加工技术领域。 
背景技术
目前用于集成电路制造的主要是外延片,与传统的抛光片相比,外延片具有表面缺陷少、氧含量低、晶格完整性好等优点。外延片是将抛光片经过外延和清洗两个工艺步骤制备得到的。外延工艺采用三氯氢硅(TCS)作为反应气,H2作为载气,外延温度为1080℃,时间为45s,外延层厚度为2μm。清洗工艺作为整个加工工艺中的最后一步,其效果的好坏直接决定着外延片的质量。 
目前在抛光片的清洗过程中广泛采用的是RCA标准清洗法及改进的RCA标准清洗法。RCA标准清洗法是1965年由Kern和Puotinen等人在N.J.Princeton的RCA实验室首创的,并由此而得名。RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法,该清洗法主要包括以下几种清洗液。 
(1)SPM:H2SO4/H2O2,120~150℃。SPM具有很高的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液中,并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属,但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。 
(2)DHF:HF,20~25℃。DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜,因此,附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al、Fe、Zn、Ni等金属,DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀。 
(3)APM(SC-1):NH4OH/H2O2/H2O,30~80℃。由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2),呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的。在NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。 
(4)HPM(SC-2):HCl/H2O2/H2O,65~85℃。用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。 
抛光片经过外延过程之后,表面由亲水性变为了疏水性,容易吸附颗粒, 此时如果不经过清洗而直接封装,外延片表面容易产生“雾”缺陷。因此,外延之后清洗的主要目的是将外延片表面由疏水性变为亲水性,同时不引入新的颗粒沾污和表面微粗糙度的增加。随着栅氧化层的不断减薄,表面微粗糙度会导致氧化层厚度不均匀,从而影响栅氧化层的完整性。 
外延片清洗完后要装盒封装,一般的做法是将包装袋先充氮气再抽真空封装,但是在实际生产中发现,这种包装方法有时会由于氮气湿度大而使外延片表面长“雾”。因此对现有的包装方法进行改进显得很有必要。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种外延片的清洗和封装方法。 
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案: 
一种外延片的清洗和封装方法,该方法包括清洗和封装过程,其中清洗过程包括以下步骤: 
(1)兆声清洗:采用APM清洗液,清洗时间为600~1200s,清洗温度为60℃,清洗时增加兆声来提高清洗效率,兆声频率为870kHz; 
(2)快排和喷淋:使用冷水对外延片表面进行快排循环处理3次,冷水温度为25℃;使用热水对外延片表面进行喷淋,喷淋时间为300s,热水温度为60℃; 
(3)干燥:采用异丙醇干燥的方法,用热氮气作为载气,氮气流速为12m/s,温度为60℃,时间为630s; 
封装过程为:将清洗后的外延片测试后装入晶圆运输盒(FOSB)中,先用内封装袋进行封装,封装时先充氮气,再抽真空以充分去除袋内的空气;封装好后将干燥剂用透明胶带固定在内包装袋上,然后用外包装袋封装,方法同内包装袋,全部完成后即可装箱存储。 
在外延片的清洗过程中,为了保证清洗后颗粒和微粗糙度满足要求,必须用低浓度的APM清洗液,其中氨水、双氧水和去离子水的体积比优选为:1:1:(100~200)。H2O2能将外延片的表面氧化,使其变为亲水性,同时NH4OH能去除附着在其上的颗粒,但是由于两者的浓度都很低,因此不会导致表面微粗糙度的增加。 
IPA干燥是利用IPA(异丙醇)的低表面张力和易挥发的特性,取代硅片表面的具有较高表面张力的水分,然后用热N2吹干,达到彻底干燥硅片水膜的目的。 
封装过程中内包装袋上的干燥剂能将包装袋中的水汽去除,降低其对硅片 的影响,进而抑制了“雾”缺陷的产生。 
本发明的优点在于: 
通过本发明可得到理想的外延片表面状态,清洗后的外延片表面金属沾污<1E10atom/cm2,表面颗粒沾污增加数<0个/片,表面微粗糙度增加值<0ppm;同时保证外延片经过长时间存储表面不会产生“雾”缺陷。 
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。 
实施例1 
取同一批次的300mm抛光片20片进行相同的外延工艺,生长2μm厚的外延层,测试颗粒和Haze值并作记录,然后将这些外延片分为两组(每组10片)进行清洗,采用的清洗工艺如下: 
第一组采用清洗抛光片的RCA标准清洗法: 
第二组采用本发明的清洗工艺进行清洗: 
用表面颗粒扫描仪(SP1)扫描所有硅片表面颗粒和Haze值,并进行对比,Haze值能表征硅片的微粗糙度。 
从以上结果可知,经第一组工艺后10片中有8片表面颗粒增加,而第二组工艺后颗粒全部减少。从微粗糙度方面来说,第一组的微粗糙度增加值明显高于第二组,说明清洗时间和步骤的增加会导致微粗糙度增加。经过对比可以看出,对于外延片而言用RCA标准清洗法会导致颗粒增加和微粗糙度变大,而采用本发明能解决这两个问题,而且能够降低成本,提高效率。 
实施例2 
取同一批次的300mm抛光片20片进行相同的外延工艺,生长2μm厚的外延层,测试颗粒并作记录,然后将这些外延片分为两组(每组10片)进行清洗,采用本发明的清洗工艺。然后分别进行封装,第一组的内外包装袋之间不加干燥剂,在第二组的内外包装袋之间加入干燥剂。放置240小时后拆开重新进行颗粒测试,并进行对比。 
两组实验的结果如下: 
从上面的数据可以看出,第一组的片盒内湿度较大,里面的硅片已经产生了“雾”缺陷。而第二组放了干燥剂的片盒湿度很低,里面的硅片和封装之前基本没有差别。 

Claims (2)

1.一种外延片的清洗和封装方法,该方法包括清洗和封装过程,其特征在于,清洗过程包括以下步骤:
(1)兆声清洗:采用APM清洗液,清洗时间为600~1200s,清洗温度为60℃,兆声频率为870kHz;
(2)快排和喷淋:使用冷水对外延片表面进行快排循环处理3次,冷水温度为25℃;使用热水对外延片表面进行喷淋,喷淋时间为300s,热水温度为60℃;
(3)干燥:采用异丙醇干燥的方法,用热氮气作为载气,氮气流速为12m/s,温度为60℃,时间为630s;
封装过程为:将清洗后的外延片测试后装入晶圆运输盒中,先用内封装袋进行封装,封装时先充氮气,再抽真空以充分去除袋内的空气;封装好后将干燥剂用透明胶带固定在内包装袋上,然后用外包装袋封装,方法同内包装袋,全部完成后即可装箱存储。
2.根据权利要求1所述的外延片的清洗和封装方法,所述的APM清洗液中氨水、双氧水和去离子水的体积比为1:1:(100~200)。
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