CN111489969A - 半导体硅片的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体硅片的热处理方法，包括：提供热处理装置，所述热处理装置分别与加热装置及抽真空装置相连；控制所述热处理装置内的温度在预定温度；将半导体硅片置于所述热处理装置中并控制所述热处理装置内的真空度维持在第一值；通入氩气并控制所述热处理装置内的真空度维持在第二值，所述第二值大于所述第一值；控制所述热处理装置内的温度维持在所述预定温度并保持预定时长；以及关闭所述加热装置并保持所述热处理装置的真空度维持在所述第二值，直至所述半导体硅片恢复室温。本发明能有效消除单晶硅片的内部的热应力及机械应力，提高对半导体硅片的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种用于半导体硅片的热处理方法。
背景技术
在半导体切割加工过程中，切割消耗的能量几乎全部转化为热能，根据切割条件的不同，切削热约有70％进入半导体，20％进入切割刀具，其余的则进入碎屑。通常，极大的摩擦会使半导体表面温度瞬间上升，形成瞬时热聚集现象，而在冷却后，会造成半导体表面和内部的巨大的温度差，形成热应力。如果热应力超过材料的强度，会使半导体硅片产生裂纹，从而降低半导体硅片的寿命。
因此，亟待提供一种改良的半导体硅片的热处理方法，能有效消除单晶硅片的内部的热应力及机械应力，提高对半导体硅片的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体硅片的热处理方法，能有效消除单晶硅片的内部的热应力及机械应力，提高对半导体硅片的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供一种半导体硅片的热处理方法，包括：
提供热处理装置，所述热处理装置分别与加热装置及抽真空装置相连；
控制所述热处理装置内的温度在预定温度；
将半导体硅片置于所述热处理装置中并控制所述热处理装置内的真空度维持在第一值；
通入氩气并控制所述热处理装置内的真空度维持在第二值，所述第二值大于所述第一值；
控制所述热处理装置内的温度维持在所述预定温度并保持预定时长；以及
关闭所述加热装置并保持所述热处理装置的真空度维持在所述第二值，直至所述半导体硅片恢复室温：
与现有技术相比，本发明的半导体硅片的加热、退火、冷却阶段均在真空状态下进行，采用真空状态下进行退火与冷却，半导体单晶硅片不受外界压力，主要靠辐射形式进行热传导，因此，避免了目前现有由于处在氩气气氛下的对流方式进行热传导，使得半导体单晶硅片表面与中心，半导体单晶硅片头部与尾部之间的温度更加的均匀，从而可以大大减少半导体单晶硅片内部的热应力。由此可见，经过本发明热处理之后的半导体单晶硅片的热应力和机械应力均被消除，从而延长使用寿命，有利于后续的加工制造工序。
较佳地，控制所述热处理装置内的所述预定温度为155℃-175℃。
较佳地，所述半导体硅片在所述热处理装置内的所述预定时长为30-60分钟。
较佳地，所述第一值为-0.20mpa到-0.10mpa。
较佳地，所述第二值为-0.05mpa到-0.08mpa。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明半导体硅片的热处理方法作进一步说明，但不因此限制本发明。
本发明的半导体硅片的热处理方法的一个实施例包括以下步骤：
提供热处理装置，所述热处理装置分别与加热装置及抽真空装置相连；
控制所述热处理装置内的温度在预定温度；
将半导体硅片置于所述热处理装置中并控制所述热处理装置内的真空度维持在第一值；
通入氩气并控制所述热处理装置内的真空度维持在第二值，所述第二值大于所述第一值；以及
控制所述热处理装置内的温度维持在预定温度并保持预定时长。
具体地，该热处理装置为封闭的热处理炉，加热装置可设置在热处理装置之内，热处理装置的外部通过真空管与抽真空装置相连，该抽真空装置为真空泵。较佳地，可通过真空泵对热处理炉的内部空气进行抽取，从而使热处理炉内形成真空状态或亚真空状态。
具体地，将半导体硅片置入热处理装置之前，将热处理炉内的温度控制在155℃-175℃之间，例如165℃。继而，半导体硅片被置入封闭的热处理装置中，控制真空泵工作抽取热处理装置中的空气，使得真空度维持在-0.20mpa到-0.10mpa之间。
较佳地，在抽真空后，通入氩气，并增大热处理装置内的真空度，如真空度为-0.05mpa到-0.08mpa，其中-0.06mpa为佳。具体地，高纯氩气的流量为50slpm。通入氩气后，热处理装置内的温度维持在155℃-175℃之间。在该环境条件下，处理半导体硅片的时长为30-60分钟，例如45分钟为佳。
预定时长的加热处理结束后，关闭加热装置并保持热处理装置的真空度维持在-0.05mpa到-0.08mpa，直至所述半导体硅片恢复室温。恢复室温后的半导体硅片即可进行下一工序。
综上，半导体硅片的加热、退火、冷却阶段均在真空状态下进行，采用真空状态下进行退火与冷却，半导体单晶硅片不受外界压力，主要靠辐射形式进行热传导，因此，避免了目前现有由于处在氩气气氛下的对流方式进行热传导，使得半导体单晶硅片表面与中心，半导体单晶硅片头部与尾部之间的温度更加的均匀，从而可以大大减少半导体单晶硅片内部的热应力。由此可见，经过本发明热处理之后的半导体单晶硅片的热应力和机械应力均被消除，从而延长使用寿命，有利于后续的加工制造工序。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供热处理装置，所述热处理装置分别与加热装置及抽真空装置相连；
控制所述热处理装置内的温度在预定温度；
将半导体硅片置于所述热处理装置中并控制所述热处理装置内的真空度维持在第一值；
通入氩气并控制所述热处理装置内的真空度维持在第二值，所述第二值大于所述第一值；
控制所述热处理装置内的温度维持在所述预定温度并保持预定时长；以及
关闭所述加热装置并保持所述热处理装置的真空度维持在所述第二值，直至所述半导体硅片恢复室温。
2.如权利要求1所述的半导体硅片的热处理方法，其特征在于：控制所述热处理装置内的所述预定温度为155℃-175℃。
3.如权利要求1所述的半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述半导体硅片在所述热处理装置内的所述预定时长为30-60分钟。
4.如权利要求1所述的半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述第一值为-0.20mpa到-0.10mpa。
5.如权利要求1所述的半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述第二值为-0.05mpa到-0.08mpa。
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