CN109270082A - 一种利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法,通过可控的腐蚀过程，利用特定腐蚀液择优腐蚀样片，使得单晶表面出现凹坑，腐蚀出特定的微缺陷形态；然后通过显微镜检测样片，确定单晶样片的特定微观缺陷形态，根据单晶样片的缺陷形态确定和标记对应的宏观晶线位置。有益效果在于：工艺过程简单，用时短，操作过程要求低；单晶硅样片缺陷形态准确度高，确定的晶线误差小；无需其他大型高端设备，实施成本低；单晶硅样片的引用，不会对原单晶硅棒产生破坏，适合大规模生产需求。

Description

一种利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法
技术领域
本发明属于单晶硅棒加工技术领域,具体是涉及一种确定单晶硅晶线的方法。
背景技术
在半导体行业中，客户在单晶硅棒后道切片过程中，通过标识出的“晶线”选择一定的方向切片，会减少切片碎片率、降低硅片翘曲度、减少硅片表面应力、提升后道工序器件划片良率，提高成品率。
现有技术是通过X射线定向法及光图定向的方法测试单晶的晶向，其中X射线定向法是通过已知晶线位置，找到需要加参考面位置的加工参考面，但是对于已经滚磨完的晶棒无法准确找出晶线。上述技术的主要缺陷表现在：精度差，无法准确找到晶线位置；工艺复杂，缺陷不易显现；成本高，需要增加额外设备；缺陷引入比较复杂，各种缺陷干扰，导致缺陷引入失败；样块引入缺陷需要破坏样片，一次性引入不合格后，样片无法二次使用；检验时间长，效率低；适合于实验室级别的检测，不适合大规模生产。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术单晶硅棒晶线位置确定过程工艺复杂、成本高、效率低，以及不适合大规模生产使用的问题，提供一种利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线位置的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案通过可控的腐蚀过程，利用特定腐蚀液择优腐蚀样片，使得单晶表面出现凹坑，腐蚀出特定的微缺陷形态；然后通过显微镜检测样片，确定单晶样片的特定微观缺陷形态，根据单晶样片的缺陷形态确定和标记对应的宏观晶线位置。
本发明利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法包括了以下具体步骤：
a.在已滚磨晶棒端头截取一片单晶硅样片，并标记单晶硅样片与晶棒相对应的位置，以及标记单晶硅样片的测试面；
b.将单晶硅样片的测试面化学剖光至镜面，在中心部位用金刚砂做喷砂处理，然后使用抛光液轻微的酸洗处理干净表面的砂粒；
c.将处理好的单晶硅样片装入花篮中浸入腐蚀液池中，不断摆动花篮，持续腐蚀处理10-40分钟；
d.将腐蚀处理好的单晶硅样片从腐蚀液中取出，利用纯水全方位冲洗10-15次；
e.将冲洗完毕的单晶硅样片放在氮气下通风干燥处理至表面水渍吹干；
f.将干燥处理好的单晶硅样片放置在显微镜的物镜台上，调节显微镜使视场显示出单晶硅样片表面的缺陷形态，缺陷形态一般为方向相同的三角形或方向相同的菱形或方向相同的矩形；
g.根据单晶硅样片表面的缺陷形态，画出单晶硅样片的宏观晶线；
h.将画好晶线的单晶硅样片对应到相应的单晶硅棒上，画出相应单晶硅棒的宏观晶线。
所述步骤c中的腐蚀液的配比，具体摩尔比为：氢氟酸：柠檬酸＝12.5-20:1-3；其中柠檬酸为HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH，氢氟酸为HF。
所述步骤c中的腐蚀时间，三角形缺陷形态的单晶硅样片腐蚀时间为10-15分钟，菱形缺陷形态的单晶硅样片腐蚀时间为30-40分钟，矩形缺陷形态的单晶硅样片腐蚀时间为30分钟以上。
所述步骤c中的花篮为专门用于单晶硅酸洗工艺使用的酸洗框。
本发明的有益效果在于：工艺过程简单，用时短，操作过程要求低；单晶硅样片缺陷形态准确度高，确定的晶线误差小；无需其他大型高端设备，实施成本低；单晶硅样片的引用，不会对原单晶硅棒产生破坏，适合大规模生产需求。
附图说明
附图1为本发明的单晶硅样片截取结构示意图；
附图2为本发明的单晶硅样片测试面标示结构示意图；
附图3为本发明的三角形缺陷形态测试面标示线标记示意图；
附图4为本发明的三角形缺陷形态测试面晶线标示线标记示意图；
附图5为本发明的菱形缺陷形态测试面标示线标记示意图；
附图6为本发明的菱形缺陷形态测试面晶线标示线标记示意图；
附图7为本发明的矩形缺陷形态测试面标示线标记示意图；
附图8为本发明的矩形缺陷形态测试面晶线标示线标记示意图；
附图中：晶棒1、单晶硅样片2、位置标示线3、测试面标示4、三角形标示线5、菱形标示线6、矩形标示线7、三角形缺陷形态晶线8、菱形缺陷形态晶线9、矩形缺陷形态晶线10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
实施例1
附图1为一段4寸长的三角形缺陷形态的已滚磨晶棒，按照本发明利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法步骤操作如下：
a.如附图1所示，观察晶棒1，在晶棒1尾部画两条水平线做为位置标示线3，从尾部截取下1-3mm厚的单晶硅样片2，如附图2所示，在单晶硅样片2的测试面上刻上“T”作为测试面标示4；
b.将单晶硅样片2刻有“T”标示的测试面化学剖光至镜面，在中心部位用金刚砂做喷砂处理，然后使用抛光液轻微的酸洗处理干净表面的砂粒；
c.将处理好的单晶硅样片2装入花篮中浸入腐蚀液池中，采用摩尔比为：氢氟酸：柠檬酸＝15:2的腐蚀液，不断摆动花篮，持续腐蚀处理15分钟；
d.将腐蚀处理好的单晶硅样片2从腐蚀液中取出，利用纯水全方位冲洗10-15次，确保将腐蚀液完全冲洗干净；
e.将单晶硅样片2放在氮气下将测试面上的水渍完全吹干；
f.将单晶硅样片2放在显微镜的物镜台上，测试面标示4向上，调节显微镜使视场显示出单晶硅样片2测试面表面的三角形缺陷形态；
g.如附图3所示，在单晶硅样片2测试面表面中心部位按照三角形缺陷形态形状画出相应方向相同的三角形标示线5；
h.如附图4所示，将单晶硅样片2测试面表面中心部位画好的三角形标示线5的三个顶点分别做中垂线与测试面边缘相交，即为单晶硅样片的三角形缺陷形态晶线8；
i.如附图1所示，将单晶硅样片2按照与晶棒1的位置标示线3对应到所截取的晶棒1上，根据单晶硅样片2测试面的三角形缺陷形态晶线8画出晶棒1的晶线。
实施例2
如附图5所示为菱形缺陷形态单晶硅样片2的菱形标示线6的画法，附图6为菱形缺陷形态单晶硅样片2的菱形缺陷形态晶线9，沿菱形标示线6两个较远相对的对角线通长画线即为单晶硅样片2的菱形缺陷形态晶线9。
如附图7所示为矩形缺陷形态单晶硅样片2的矩形标示线7的画法，附图8为矩形缺陷形态单晶硅样片2的矩形缺陷形态晶线10，沿矩形标示线7对角线通长画线即为单晶硅样片2的矩形缺陷形态晶线10。

Claims (4)

1.一种利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法，其特征在于，包括了以下具体步骤：
a.在已滚磨晶棒端头截取一片单晶硅样片，并标记单晶硅样片与晶棒相对应的位置，以及标记单晶硅样片的测试面；
b.将单晶硅样片的测试面化学剖光至镜面，在中心部位用金刚砂做喷砂处理，然后使用抛光液轻微的酸洗处理干净表面的砂粒；
c.将处理好的单晶硅样片装入花篮中浸入腐蚀液池中，不断摆动花篮，持续腐蚀处理10-40分钟；
d.将腐蚀处理好的单晶硅样片从腐蚀液中取出，利用纯水全方位冲洗10-15次；
e.将冲洗完毕的单晶硅样片放在氮气下通风干燥处理至表面水渍吹干；
f.将干燥处理好的单晶硅样片放置在显微镜的物镜台上，调节显微镜使视场显示出单晶硅样片表面的缺陷形态，缺陷形态一般为方向相同的三角形或方向相同的菱形或方向相同的矩形；
g.根据单晶硅样片表面的缺陷形态，画出单晶硅样片的宏观晶线；
h.将画好晶线的单晶硅样片对应到相应的单晶硅棒上，画出相应单晶硅棒的宏观晶线。
2.如权利要求1所述的利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法，其特征在于：所述步骤c中的腐蚀液的配比，具体摩尔比为：氢氟酸：柠檬酸＝12.5-20:1-3；其中柠檬酸为HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH，氢氟酸为HF。
3.如权利要求1所述的利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法，其特征在于：所述步骤c中的腐蚀时间，三角形缺陷形态的单晶硅样片腐蚀时间为10-15分钟，菱形缺陷形态的单晶硅样片腐蚀时间为30-40分钟，矩形缺陷形态的单晶硅样片腐蚀时间为30分钟以上。
4.如权利要求1所述的利用腐蚀方法及微观检测确定单晶硅晶线的方法，其特征在于：所述步骤c中的花篮为专门用于单晶硅酸洗工艺使用的酸洗框。
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