CN111013950A

CN111013950A - 一种硅片钝化装置及方法

Info

Publication number: CN111013950A
Application number: CN201911212164.XA
Authority: CN
Inventors: 俎世琦; 金柱炫
Original assignee: Xian Eswin Silicon Wafer Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Eswin Silicon Wafer Technology Co Ltd; Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明提供一种硅片钝化装置及方法，涉及半导体硅片领域。该装置包括：硅片载台，硅片载台包括有多个支撑臂，多个支撑臂的一端相接，另一端套设硅片载件，硅片载件的用于与硅片接触的表面具有一定斜度；涂敷结构，与硅片载台相对设置，涂敷结构与硅片载台之间形成放置硅片的空间；支撑结构，与硅片载台背向硅片的表面连接，用于支撑硅片载台并控制硅片载台运动；导轨，与支撑结构远离硅片载台的一端连接，支撑结构能够沿导轨移动。本发明实施例能够解决钝化硅片的过程中无法将钝化液均匀涂抹在硅片表面，从而无法保证钝化均匀性的问题。

Description

一种硅片钝化装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体硅片领域，尤其涉及一种硅片钝化装置及方法。

背景技术

硅片的少子寿命指硅片中少数载流子的平均生存时间，是半导体材料和器件的重要参数，直接反映了材料质量和器件特性，因此，获得准确的少子寿命值对于半导体器件的制作具有重要意义。使用微波光电导衰退法测量硅片的少子寿命时，测量到的数据为硅片少子寿命和表面复合共同影响的少子寿命数值，在样品一定的情况下，样品表面复合速率越大，则测试所得少子寿命值与实际的体寿命值的偏差会越大，为了减小表面复合对测量结果的影响，更准确地获取硅片的少子寿命，需要在测量之前对硅片表面进行钝化处理。现有技术中，本领域技术人员通过用手或体积较小的工具在硅片表面反复滑过的方式在硅片表面涂抹碘液以达到钝化的目的，但该方法随机性较大，难以保证碘液能够完全均匀地覆盖在整个硅片的表面，从而难以保证钝化的均匀性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种硅片钝化装置及方法，用于解决钝化硅片的过程中无法将钝化液均匀涂抹在硅片表面，从而无法保证钝化均匀性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种硅片钝化装置，包括：

硅片载台，所述硅片载台包括有多个支撑臂，所述多个支撑臂的一端相接，另一端套设硅片载件，所述硅片载件的用于与硅片接触的表面具有一定斜度；

涂敷结构，与所述硅片载台相对设置，所述涂敷结构与所述硅片载台之间形成放置所述硅片的空间；

支撑结构，与所述硅片载台背向所述硅片的表面连接，用于支撑所述硅片载台并控制所述硅片载台运动；

导轨，与所述支撑结构远离所述硅片载台的一端连接，所述支撑结构能够沿所述导轨移动。

可选的，所述涂敷结构包括支架，以及设置在所述支架上的涂敷棒，所述涂敷棒能够相对于所述支架滚动，与所述硅片载台之间形成放置所述硅片的空间，长度等于或大于所述硅片的直径。

可选的，所述涂敷棒的粗糙度小于Ra1.6，硬度小于所述硅片的硬度。

可选的，所述涂敷棒的粗糙度小于Ra0.4。

可选的，所述涂敷棒和所述硅片载台的材质为聚丙烯。

可选的，所述硅片载件为套设在所述支撑臂上的斜台；

或者，所述硅片载件为套设在所述支撑臂上的圆球。

可选的，所述装置还包括：

电机，用于驱动所述支撑结构在所述导轨上活动；

导向轮，所述导向轮设置在所述支撑结构与所述导轨之间，由所述电机驱动控制所述支撑结构沿所述导轨移动。

此外，本发明实施例还提供了一种硅片钝化方法，应用于上述任一项所述的硅片钝化装置上，包括：

将钝化液滴在硅片边缘的一点处，所述硅片位于硅片载台上；

调整所述硅片载台的位置，使涂敷结构与滴在所述硅片上的钝化液接触；

控制所述硅片载台沿导轨向第一方向运动，在所述涂敷结构与所述硅片的表面完全接触后，控制所述硅片载台停止；

控制所述硅片载台旋转90度，沿导轨向第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向相反，在所述涂敷结构再次与所述硅片的表面完全接触后，控制所述硅片载台停止。

可选的，所述在所述涂敷结构再次与所述硅片的表面完全接触后，控制所述硅片载台停止之后，还包括：

调整所述涂敷结构的位置，使所述涂敷结构沿所述硅片的半径方向与所述硅片的表面接触；

控制所述硅片载台旋转至少360度。

可选的，若所述涂敷结构中包括涂敷棒，所述涂敷棒的旋转速度在1rpm-20rpm之间。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：提供了一种硅片载台可移动和旋转的硅片钝化装置，通过硅片载台带动硅片与涂敷结构充分接触，保证钝化液能够完全覆盖硅片表面，从而有效地实现了硅片钝化的均匀性；此外，采用套设有具有倾斜表面的硅片载件的硅片载台，减少了硅片载台与硅片的接触面积，从而有效地降低了硅片受到损伤的风险。

附图说明

图1为钝化不均匀的硅片的少子寿命测试结果的示意图；

图2为钝化较均匀的硅片的少子寿命测试结果的示意图；

图3为采用现有技术对同一硅片分别钝化三次后的少子寿命测试结构的示意图；

图4为本发明一实施例中的硅片钝化装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例中的硅片载台的结构示意图；

图6为本发明一实施例中的硅片钝化方法的流程示意图；

图7为采用本发明一实施例中的硅片钝化方法时涂敷结构位置的结构示意图；

图8为本发明另一实施例中的硅片钝化方法的流程示意图；

图9采用本发明另一实施例中的硅片钝化方法时涂敷结构位置的结构示意图；

图10采用本发明另一实施例中的硅片钝化方法时涂敷结构位置的结构示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，硅片表面钝化效果的均匀性对硅片的少子寿命测试值影响很大，图1为钝化不均匀的硅片的少子寿命测试结果的示意图，从图1可以看出，测试结果中的少子寿命值分布十分不均匀，即黑色部分在硅片上的分布不均匀，真实度不高，图2为钝化较均匀的硅片的少子寿命测试结果的示意图，从图2可以看出，测试结果中的少子寿命值分布比较均匀，因此该测量值更接近真实值。

而在现有技术中，通常采用反复涂抹的方法对硅片进行钝化，使用该方法时钝化结果与操作者的操作熟练度有直接的联系，如图3所示，不同操作者对同一硅片进行钝化时，会因为熟练度的不同得到不同的钝化结果，从而测量出不同的少子寿命值。

请参考图4，图4为本发明一实施例中的硅片钝化装置的结构示意图，为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种硅片钝化装置，该装置包括：

硅片载台401，如图5所示，所述硅片载台401包括有多个支撑臂4011，所述多个支撑臂4011的一端相接，另一端套设硅片载件4012，所述硅片载件4012的用于与硅片402接触的表面具有一定斜度。

涂敷结构403，与所述硅片载台401相对设置，所述涂敷结构403与所述硅片载台401之间形成放置所述硅片的空间。

支撑结构404，与所述硅片载台401背向所述硅片402的表面连接，用于支撑所述硅片载台401并控制所述硅片载台401运动。

导轨405，与所述支撑结构404远离所述硅片载台401的一端连接，所述支撑结构404能够沿所述导轨405移动。

本发明的上述实施例中，用于放置硅片的硅片载台不仅能够沿导轨移动，还能够旋转，从而使硅片与涂敷装置之间能够充分地接触，使涂敷装置能够将钝化液涂抹到整个硅片的表面上；此外，由于少子寿命可以表征硅片的损伤以及内部的金属状况，因此应避免硅片在钝化过程中损伤增加的现象，要尽量减少与硅片表面的接触，如图4所示，由于硅片载台401的一端套设有硅片载件4012，硅片载件4012的用于与硅片402接触的表面具有一定斜度，因此在钝化过程中，硅片与硅片载台的接触部分仅为硅片载件的最高处，有效地减少了与硅片表面的接触，避免了硅片损伤的现象。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述涂敷结构403包括支架，以及设置在所述支架上的涂敷棒，所述涂敷棒能够相对于所述支架滚动，与所述硅片载台之间形成放置所述硅片的空间，长度等于或大于所述硅片的直径。

本发明的上述实施例中，采用长度等于或大于硅片的直径的涂敷棒作为将钝化液涂抹在硅片的结构，保证每一次硅片与涂敷棒相对运动时涂敷棒都能够接触到整个硅片的表面，从而保证了钝化液能够覆盖整个硅片的表面。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述涂敷棒的粗糙度小于Ra1.6，硬度小于所述硅片的硬度。

本发明的上述实施例中，采用硬度小于硅片硬度的涂敷棒，防止在接触过程中，涂敷棒对硅片造成额外的损伤，同时该涂敷棒的粗糙度不能太高，避免因粗糙度过高，导致涂敷棒部分表面无法接触到硅片表面的现象。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述涂敷棒的粗糙度小于Ra0.4。

本发明的上述实施例中，采用粗糙度小于Ra0.4的涂敷棒，进一步保证了涂敷棒与硅片之间的充分接触，从而能够有效地保证钝化的均匀性。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述硅片载件为套设在所述支撑臂上的斜台。

或者，所述硅片载件为套设在所述支撑臂上的圆球。

本发明的上述实施例中，硅片载件套设在支撑臂上，其表面高于支撑臂，因此硅片放置在硅片载台上时，仅与硅片载件的一个表面接触，使用斜台或圆球作为硅片载件，能够最大程度地减少与硅片表面的接触面积，降低对硅片的损伤。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述装置还包括：

电机，用于驱动所述支撑结构在所述导轨上活动。

本发明的上述实施例中，采用电机驱动支撑结构移动，在支撑结构与导轨之间设置导向轮，使支撑结构沿导轨移动时能够更加平稳，防止因振动而对硅片造成损伤。

此外，本发明实施例还提供了一种硅片钝化方法，应用于上述任一项所述的硅片钝化装置上，如图6所示，该方法包括：

步骤601：将钝化液滴在硅片边缘的一点处，所述硅片位于硅片载台上。

步骤602：调整所述硅片载台的位置，使涂敷结构与滴在所述硅片上的钝化液接触。

其中，所述涂敷结构403与所述硅片402的相对位置如图7所示，所述涂敷结构403位于所述硅片402的第一边缘位置上方，且与所述硅片402相接触，所述第一边缘位置处有钝化液。

步骤603：控制所述硅片载台沿导轨向第一方向运动，在所述涂敷结构与所述硅片的表面完全接触后，控制所述硅片载台停止。

其中，当所述涂敷结构与所述硅片的表面完全接触时，所述涂敷结构位于所述硅片的第二边缘位置，所述第二边缘位置与所述第一边缘位置分别是所述硅片的一直径的两端。

步骤604：控制所述硅片载台旋转90度，沿导轨向第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向相反，在所述涂敷结构再次与所述硅片的表面完全接触后，控制所述硅片载台停止。

本发明的上述实施例中，控制硅片与涂敷装置之间做相对运动，由于硅片的毛细作用，与涂敷装置接触的钝化液能够随涂敷装置扩散到整个硅片上，该方法使硅片沿两个方向分别相对于涂敷装置移动，有效保证钝化液能够覆盖到整个硅片表面。

在本发明的一些实施例中，可选的，如图8所示，所述步骤604之后，还包括：

步骤801：调整所述涂敷结构的位置，使所述涂敷结构沿所述硅片的半径方向与所述硅片的表面接触。

其中，所述涂敷结构与所述硅片的相对位置可以如图9所示，所述涂敷结构402的一端位于所述硅片403的中心，也可以如图10所示，所述涂敷结构402与所述硅片403的直径重合。

步骤802：控制所述硅片载台旋转至少360度。

本发明的上述实施例中，通过旋转的方式使硅片与涂敷结构再次相对移动，进一步保证涂敷结构与硅片的完全接触，从而保证钝化液的均匀涂抹，实现硅片钝化效果的均匀性。

在本发明的一些实施例中，可选的，若所述涂敷结构中包括涂敷棒，所述涂敷棒的旋转速度在1rpm-20rpm之间。

优选的，所述涂敷棒的旋转速度为10rpm。

本发明的上述实施例中，由于涂敷棒与硅片之间的摩擦，在相对移动时涂敷棒将绕轴旋转，旋转速度过快难以保证钝化液能够完全接触到硅片表面，降低钝化均匀性，旋转速度过慢则造成钝化效率的下降，因此将涂敷棒的旋转速度限制在一定范围内，同时保证硅片钝化的均匀性和效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种硅片钝化装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硅片钝化装置，其特征在于，所述涂敷结构包括支架，以及设置在所述支架上的涂敷棒，所述涂敷棒能够相对于所述支架滚动，与所述硅片载台之间形成放置所述硅片的空间，长度等于或大于所述硅片的直径。

3.根据权利要求2所述的硅片钝化装置，其特征在于，所述涂敷棒的粗糙度小于Ra1.6，硬度小于所述硅片的硬度。

4.根据权利要求3所述的硅片钝化装置，其特征在于，所述涂敷棒的粗糙度小于Ra0.4。

5.根据权利要求2所述的硅片钝化装置，其特征在于，所述涂敷棒和所述硅片载台的材质为聚丙烯。

6.根据权利要求1所述的硅片钝化装置，其特征在于，所述硅片载件为套设在所述支撑臂上的斜台；

或者，所述硅片载件为套设在所述支撑臂上的圆球。

7.根据权利要求1所述的硅片钝化装置，其特征在于，所述装置还包括：

电机，用于驱动所述支撑结构在所述导轨上活动；

8.一种硅片钝化方法，应用于权利要求1-7中任一项所述的硅片钝化装置上，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的硅片钝化方法，其特征在于，所述在所述涂敷结构再次与所述硅片的表面完全接触后，控制所述硅片载台停止之后，还包括：

控制所述硅片载台旋转至少360度。

10.根据权利要求8或9所述的硅片钝化方法，其特征在于，若所述涂敷结构中包括涂敷棒，所述涂敷棒的旋转速度在1rpm-20rpm之间。