CN104934315B - 一种晶体硅湿法氧化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅湿法氧化工艺,提供一种新的氧化化学溶液组分,通过更改去磷硅片工艺步骤顺序(依次包括上料、去磷硅玻璃、喷淋漂洗、边缘刻蚀、喷淋漂洗、碱洗、喷淋漂洗、湿法氧化、喷淋漂洗、干燥、下料等步骤)。本发明提供氧化化学溶液配方,合理的设计工艺,减少残留的磷硅玻璃等对氧化化学药液的影响,确保氧化钝化效果。

Description

一种晶体硅湿法氧化工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种晶体硅湿法氧化工艺。
背景技术
[0002] 传统的晶体硅刻蚀及氧化工艺流程,包括以下几个步骤:上料-湿法刻边-喷淋 漂洗1 -碱洗-喷淋漂洗2 -去磷硅玻璃-喷淋漂洗3 -湿法氧化-喷淋漂洗4 -干燥 -下料。存在的问题是由于残留的磷硅玻璃等,污染氧化化学药液,导致钝化效果不好。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种新的氧化化学溶液配方,通过更改去磷硅片工艺步骤 顺序,减少残留的磷硅玻璃等对氧化化学药液的影响确保氧化钝化效果。
[0004] 本发明的技术解决方案是:
[0005] 一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:依次包括以下步骤:
[0006] (1)上料:将晶体硅片放入在线式湿化学设备轨道;
[0007] (2)去磷硅玻璃:在室温条件下,将晶体硅片浸泡于HF溶液,去除晶体硅两面及各 边的憐娃玻璃;
[0008] (3)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
[0009] ⑷边缘刻蚀:用由HF酸、HN〇3酸、H2S〇4酸组成的刻蚀溶液进行边缘刻蚀;
[0010] (5)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
[0011] (6)碱洗:去多孔硅,中和酸;
[0012] (7)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
[0013] (8)湿法氧化:采用氧化化学溶液进行氧化处理;
[0014] (9)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
[0015] (10)千燥:高温压缩空气干燥;
[0016] (11)下料,准备流入下道工序。
[0017] 步骤(2)中,在室温条件下,将晶体硅片浸泡于浓度为1%〜10%的HF溶液,去除晶体 硅两面及各边的磷硅玻璃,表面为疏水状态。
[0018] 步骤(3)中,在室温条件下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除磷硅玻璃残留及HF酸。
[0019] 步骤⑸中,在室温条件下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除HF酸、HN03酸、H2S04酸 残留。
[0020] 步骤⑹中,在温度20°C〜25°C的条件下,用0 • 1%〜6%的K0H溶液,去多孔硅,中和 前道的酸,处理时间为1 〇秒〜60秒。
[0021] 步骤(8)中,氧化化学溶液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气0〜1%;次氯酸 0〜3%;氯酸〇〜1%;盐酸〇〜2〇%;双氧水0〜3%;臭氧0〜2%;含氟表面活性剂全氟癸稀对氧苯 磺酸钾盐〇〜0.5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0〜0.5%;余量为水;氧化处理时, 将上述氧化化学溶液与纯水按体积比1 : 1〜20混合使用,氧化处理时间为5秒〜90秒。
[0022] 氧化化学溶液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气0.1〜1%;次氯酸0.1〜3%; 氯酸0 • 1〜1%;盐酸0 • 1〜20%;双氧水0.1〜3%;臭氧0 • 1〜2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧 苯磺酸钾盐0 • 1〜0 • 5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0 • 1〜〇. 5%;余量为水。
[0023] 步骤(10)中,通过3〇°C〜80°C的压缩空气干燥硅片表面。
[0024] 步骤(4)中,刻蚀溶液中HF的浓度为1%〜10%,HN03的浓度为10%〜30%,H2S04的浓度 为10%〜30%,余量为纯水,处理时间为60秒〜130秒。
[0025] 本发明晶体硅片通过湿法氧化工艺,完成氧化过程,制备出均匀的具有很好钝化 效果的二氧化硅膜。
[0026] 本发明确保湿法氧化其钝化效果,后期可进行热处理或者退火等工艺。
[0027] 本发明提供一种新的氧化化学溶液配方,具有合理的设计工艺步骤,减少残留的 磷硅玻璃等对氧化化学药液的影响,确保氧化钝化效果,工艺成本低,设备要求简单。
[0028]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式 [0029] 实施例1
[0030] 一种晶体硅湿法氧化工艺,依次包括以下几个步骤:
[0031] (1)上料:将晶体硅片放入在线式湿化学设备轨道;
[0032] (2)去磷硅玻璃:在室温条件下,将晶体硅片浸泡于浓度为1%〜10% (例1%、5%、10%) 的HF溶液,处理时间为20秒〜90秒(例20秒、60秒、90秒),去除晶体硅两面及各边的磷硅玻 璃,表面为疏水状态;
[0033] (3)喷淋漂洗1:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立) 注入,漂洗去除磷硅玻璃残留及HF酸;
[0034] (4)边缘刻蚀:用HF酸,HN03酸,H2S〇4酸组成的刻蚀溶液,刻蚀溶液中HF的浓度为1% 〜10% (例 1 %、5%、10%),HN〇3的浓度为 10%〜30% (例 10%、20%、30%),H2S〇4的浓度为 10%〜30% (例10%、20%、30%),余量为纯水,处理时间为60秒〜130秒(例㈤秒、100秒、130秒);具有去掉 硅片背面及周边P_n结的作用;
[0035] (5)喷淋漂洗2:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立) 注入,漂洗去除HF酸,HN03酸,H2S04酸等残留;
[0036] (6)碱洗:在温度20°C〜25°C (例20°C、22°C、25°C)的条件下,用0 • 1%〜6% (例0 • 1%、 3%、6%)的K0H溶液,去多孔硅,中和前道的酸,处理时间为10秒〜60秒(例10秒、30秒、60秒);
[0037] (7)喷淋漂洗3:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立) 注入,漂洗去除碱及金属离子;
[0038] (8)湿法氧化:采用氧化化学溶液进行氧化处理;氧化化学溶液有下列质量百分比 的成分混合组成:氯气〇 • 1°/。;次氯酸2%;氯酸1%;盐酸10%;双氧水0 • 1%;臭氧1%;含氟表面活 性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0 • 1%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.3%;余量为水; 氧化处理时,将上述氧化化学溶液与纯水按体积比1 : 1〜20 (例1:1、1:10、1: 2〇)混合使 用,氧化处理时间为5秒〜90秒(例5秒、50秒、90秒),生长不同厚度的均匀的氧化层;
[0039] (9)喷淋漂洗4:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立) 注入,漂洗去除氧化化学药液残留; L0040」(10)干燥:通过30 C〜8(TC (例30 X:、50、8(rc)的压缩空气干燥硅片表面,不影 响下道工序工艺效果;
[0041] (11)下料,晶体硅片通过湿法氧化工艺,完成氧化过程,制备出均匀的具有很好钝 化效果的二氧化硅膜,准备流入下道工序;
[0042]为确保湿法氧化其钝化效果,后期还可进行热处理或者退火等工艺。
[0043] 实施例2
[0 044],化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:氯气0 • 5 %;次氯酸3 %;氯酸 0 • 1%;盐酸2〇%;双氧0 • 1%;臭氧1%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐〇 •观;阴离子 表面活性剂十二烷基苯磺酸钠〇 • 5%。其余同实施例i。
[0045] 实施例3:
[0046]氧化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:氯气1%;次氯酸〇• 1%;氯酸 0.5%;盐酸1%;双氧水3%;臭氧2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐〇 •讯;阴离子表 面活性剂十二烷基苯磺酸钠〇.1%。其余同实施例1<3 [0047] 实施例4:
[0048]氧化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:次氯酸1 • 5%;氯酸0〜1%;盐酸 13%;双氧水1%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐〇 • 5%。其余同实施例丄。

Claims (9)

1. 一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:依次包括以下步骤: (1) 上料:将晶体硅片放入在线式湿化学设备轨道; (2) 去磷硅玻璃:在室温条件下,将晶体硅片浸泡于HF溶液,去除晶体硅两面及各边的 磷硅玻璃; 03)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗; ⑷边缘刻蚀:用由HF酸、HN〇3酸、H2S〇4酸组成的刻蚀溶液进行边缘刻蚀; ⑸喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗; ⑹碱洗:去多孔硅,中和酸; (7)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗; ⑻湿法氧化:采用氧化化学溶液进行氧化处理; ⑼喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗; (10) 干燥:高温压缩空气干燥; (11) 下料,准备流入下道工序。
2. 根据权利要求1所述的晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(2)中,在室温条件下, 将晶体硅片浸泡于浓度为1 %〜1〇 %的HF溶液,去除晶体硅两面及各边的憐娃玻璃,表面为 疏水状态。
3. 根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(3)中,在室温条件 下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除磷硅玻璃残留及职酸。
4. 根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(5)中,在室温条件 下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除HF酸、腦〇3酸、賊〇4酸残留。
5. 根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(6)中,在温度20°C 〜25。(:的条件下,用0 • 1 %〜6%的KOH溶液,去多孔硅,中和前道的酸,处理时间为10秒〜60 秒。
6. 根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(8)中,氧化化学溶 液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气〇〜1 %;次氯酸0〜3%;氯酸〇〜1 %;盐酸〇〜 20 % ;双氧水0〜3 % ;臭氧〇〜2 % ;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0〜0 •5 % ;阴 离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠〇〜〇 • 5 % ;余量为水;氧化处理时,将上述氧化化学溶液 与纯水按体积比1:1〜20混合使用,氧化处理时间为5秒〜90秒。
7. 根据权利要求6所述的一种晶体桂湿法氧化工艺,其特征是:氧化化学洛液由下列质 量百分比的成分混合组成,氯气〇.1〜1 % ;次氯酸0.1〜3 % ;氯酸0.1〜1 盐酸0.1〜 20% ;双氧水0.1〜3% ;臭氧〇 • 1〜2% ;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐〇•1〜 〇. 5 % ;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠〇 • 1〜〇 • 5 % ;余量为水。
8. 根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(10)中,通过30°C 〜80°C的压缩空气干燥硅片表面。 __
9. 根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤中,刻蚀溶液中 HF的浓度为1%〜10%,HN〇3的浓度为10%〜30%,H2S〇4的浓度为10%〜30%,余量为纯水, 处理时间为60秒〜130秒。
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