CN111540676B - 一种硅片边缘剥离方法及硅片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硅片边缘剥离方法及硅片，所述方法包括：对硅片背面的氧化层进行边缘剥离；对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理。根据本发明实施例的硅片边缘剥离方法，通过在边缘剥离工艺中进行边缘剥离后增加亲水性处理步骤，可以在边缘剥离工艺后直接得到具有亲水性表面的硅片，而亲水性表面能够有效阻止污染物进入硅片内部，从而可以防止硅片受污染，继而提高了制得的硅片的品质。
Description
技术领域
本发明涉及边缘剥离技术领域，具体涉及一种硅片边缘剥离方法及硅片。
背景技术
目前，硅片进行边缘剥离工艺中，通常是对硅片背面沉积的氧化层进行保护，而忽略了硅片正面的氧化层的保护，继而使得在边缘剥离工艺后，硅片正面从原有的亲水性(有氧化膜的状态)变为了疏水性(无氧化膜的状态)。由于在剥离工艺后会有检测工艺，在运输过程中，由于硅片表面为疏水性，因此有机物、金属和颗粒等污染物会污染硅片表面，进而导致硅原子直接与污染物相接触，严重时可能会在硅片表面留下不可去除的污渍，最终导致硅片的品质降低，甚至造成硅片报废。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种硅片边缘剥离方法及硅片，能够解决现有技术中由于硅片在边缘剥离工艺后形成疏水性表面而导致硅片容易被污染，继而导致硅片品质下降的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面实施例提供一种硅片边缘剥离方法，包括：
对硅片背面的氧化层进行边缘剥离；
对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理。
可选的，所述氧化层为二氧化硅薄膜层。
可选的，所述对硅片背面的氧化层进行边缘剥离包括：
对硅片背面除边缘区域以外的其他区域进行覆盖保护；
采用刻蚀液对硅片背面的边缘区域的氧化层进行刻蚀。
可选的，所述刻蚀液为氢氟酸。
可选的，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理之前，还包括：
清洗边缘剥离后的硅片。
可选的，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理，包括：
对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，使硅片的正面形成亲水性的氧化物层。
可选的，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，包括：
将边缘剥离后的硅片的正面浸入氧化性溶液中进行氧化，或者，向边缘剥离后的硅片的正面喷淋氧化性溶液。
可选的，所述氧化性溶液为NH4OH和H2O2的混合溶液、H2SO4和H2O2的混合溶液、HCl和H2O2的混合溶液、H2O2的水溶液、O3的水溶液中的任一者。
可选的，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理之后，还包括：
对氧化后的硅片进行干燥处理。
本发明另一方面实施例还提供了一种硅片，所述硅片由上述的硅片边缘剥离方法制得。
本发明上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明实施例的硅片边缘剥离方法，通过在边缘剥离工艺中进行边缘剥离后增加亲水性处理步骤，可以在边缘剥离工艺后直接得到具有亲水性表面的硅片，而亲水性表面能够有效阻止污染物进入硅片内部，从而可以防止硅片受污染，继而提高了制得的硅片的品质。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种外延片生产流程示意图之一；
图2为本发明实施例提供的一种硅片边缘剥离方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种外延片生产流程示意图之二。
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。
作为当前大规模硅半导体集成电路制作用途最广的基底，硅晶圆的制造过程一般包括拉晶，切割，抛光，清洗等工序。集成电路制造领域中制造不同的器件需要采用不同类型的晶圆，外延片是在单晶硅片表面上沉积一层薄单晶硅层的硅晶圆，多应用在CMOS互补氧化物半导体领域中。
如图1所示，在重掺外延片生产过程中，主要包括拉晶，线切割，抛光，清洗，外延等工序，但在抛光工艺中会加入低温氧化工艺(Low Temperature Oxidation，简称LTO)，作用是在硅片的背面沉积一层氧化层，原因如下：重掺晶圆的外延工序中一般需要注意自掺杂现象，即外延反应器中，晶圆中的重掺成分或杂质在高温下会挥发至气相并参与到外延反应中，严重影响外延层的品质。背封工艺是常用的阻止自掺杂现象的手段，通过在晶圆背面沉积二氧化硅薄膜(氧化层)来阻挡重掺成分或杂质的挥发。背封二氧化硅薄膜一般采用气相沉积法沉积，沉积现象将会在晶圆的背面与边缘发生，边缘沉积的二氧化硅薄膜将会对后续倒角处理工艺产生不良影响，因此需要去除。
低温氧化工艺具体步骤包括：在硅片背面沉积氧化层，对硅片背面氧化层边缘剥离，然后清洗。目前，硅片进行边缘剥离工艺中，通常是对硅片背面沉积的氧化层进行保护，例如采用蓝膜贴附在硅片表面进行保护，但是却忽略了硅片正面的氧化层(自然氧化膜)的保护，继而使得在边缘剥离工艺后，硅片正面从原有的亲水性(有氧化膜的状态)变为了疏水性(无氧化膜的状态)。硅片表面为亲水性时，即表层有一层二氧化硅膜层，其表面因化学极性的作用存在非桥键的羟基OH(即硅醇)，其结构为Si-O-Si+Si(OH)，由于羟基是亲水基，所以表面亲水，亲水表面能阻止污染物从表面进入硅层，且后续工艺易清除；硅片表面为疏水性时，表面是硅，其结构为Si-H，由于非羟基不是亲水基，所以表面疏水，污染物落在表面时会进入硅层，且后续工艺不易清洗。由于在剥离工艺后会有检测工艺，在将硅片运输到清洗和检测区域过程中，由于硅片表面为疏水性，因此有机物、金属和颗粒等污染物会污染硅片表面，进而导致硅原子直接与污染物相接触，严重时可能会在硅片表面留下不可去除的污渍，最终导致硅片的品质降低，甚至造成硅片报废。若将硅片放置在水槽车中运输，又会存在运输不便的问题。
低温氧化工艺中的清洗步骤便是为了及时清洗硅片表面的污染物，以免留下后续工艺无法去除的污染，而通过后抛光工艺便可去除之前工序留下的微弱损伤和污染。
综上所述，第一，边缘剥离工艺完成后，硅片正表面为疏水性，容易受污染；第二，由于容易受污染，运输过程需要用到水槽车，导致运输不便；第三，现有硅片背面氧化层边缘剥离后需要清洗工艺，因此需要单独的清洗设备。
由此，本发明实施例提供一种硅片边缘剥离方法，所述方法可以包括：
步骤201：对硅片背面的氧化层进行边缘剥离。
本发明实施例中，对硅片背面沉积的氧化层进行边缘剥离，以免对后续外延工艺产生不良影响；也就是说，需要对硅片背面边缘位置区域的氧化层进行剥离，以露出内部的硅结构，便于外延生产。
本发明实施例中，所述的氧化层可以是二氧化硅薄膜层，也就是说，硅片背面沉积的为二氧化硅薄膜层，通过在硅片背面沉积二氧化硅薄膜来阻挡重掺成分或杂质的挥发，从而避免重掺晶圆的外延工序中发生自掺杂现象。
本发明实施例中，所述对硅片背面的氧化层进行边缘剥离包括：
对硅片背面除边缘区域以外的其他区域进行覆盖保护；
采用刻蚀液对硅片背面的边缘区域的氧化层进行刻蚀。
具体来说，在对硅片背面的氧化层进行边缘剥离的步骤中，首先，需要对硅片背面除边缘区域以外的其他区域进行覆盖保护，示例性的，可以采用裁剪好的蓝膜对硅片背面除边缘区域以外的其他区域进行覆盖保护，然后采用刻蚀液对硅片背面的边缘区域的氧化层进行刻蚀，使得边缘区域的氧化层被刻蚀剥离。
在本发明的一些实施例中，所述刻蚀液为氢氟酸溶液，氢氟酸可以对氧化层进行有效的刻蚀，减少刻蚀时间，确保剥离彻底。
步骤202：对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理。
本发明实施例中，在对硅片背面氧化层进行边缘剥离后，由于刻蚀液的作用，将导致硅片正面的氧化层也同样被刻蚀掉，由此硅片正面将由亲水性变为疏水性，从而污染物容易从硅片的正面进入硅层，从而硅原子与污染物直接接触而造成污染，后期污染物也难以去除，因此本发明实施例在边缘剥离工艺中增加一步骤：对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理，也即对可能被刻蚀液腐蚀而从亲水性变成疏水性的硅片正面进行亲水性处理，使得硅片正面再次恢复亲水性，从而阻挡污染物由硅片的正面进入硅片，大大减少了硅片被污染的可能性。
在本发明的一些实施例中，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理之前，还包括：
清洗边缘剥离后的硅片。
由于采用刻蚀液对硅片的背面进行边缘剥离，因此硅片上或多或少会附着有刻蚀液以及刻蚀产生的物质，因此在对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理之前，还需先清洗边缘剥离后的硅片，以免对后续的亲水性处理造成影响。然后，在该步清洗结束后，立刻对硅片进行氧化处理。
在本发明的一些实施例中，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，包括：
将边缘剥离后的硅片的正面浸入氧化性溶液中进行氧化，或者，向边缘剥离后的硅片的正面喷淋氧化性溶液进行氧化。
具体来说，一种可选的实施方式中，可以预先在容器内准备好氧化性溶液，然后将边缘剥离后的硅片的正面浸入氧化性溶液中进行氧化；而另一种可选的实施方式中，可以向边缘剥离后的硅片的正面喷淋氧化性溶液进行氧化，两种方式均可在硅片的正面氧化得到亲水性的氧化物层。
在本发明的一些实施例中，所述氧化性溶液为NH4OH和H2O2的混合溶液、H2SO4和H2O2的混合溶液、HCl和H2O2的混合溶液、H2O2的水溶液、O3的水溶液中的任一者。也就是说，所述氧化性溶液可以使用含有H2O2或O3这类具有氧化性的物质，其中，NH4OH和H2O2的混合溶液，即NH4OH的水溶液和H2O2的水溶液按照一定比例混合后得到的混合溶液，H2SO4和H2O2的混合溶液，即H2SO4的水溶液和H2O2的水溶液按照一定比例混合后得到的混合溶液，其他亦是以此类推。上述的氧化性溶液都可以实现对硅片的亲水性处理，而根据不同的工艺要求，可以选用不同的氧化性溶液，示例性的，NH4OH和H2O2的混合溶液可以有效去除硅片表面可能存在的颗粒，而H2SO4和H2O2的混合溶液则制造的亲水性表面更好，HCl和H2O2的混合溶液则可以有效去除金属杂质污染。
本发明实施例中，所述将边缘剥离后的硅片的正面浸入氧化性溶液中进行氧化之后，还包括：
对氧化后的硅片进行干燥处理。
具体来说，可以通过旋转吹干的方式使得硅片表面干燥，或者，采用氮气进行吹扫使得硅片表面干燥，又或者，可以采用红外烘干等方式进行干燥。
在本发明的一些实施例中，可以将进行氧化处理的工位和进行干燥处理的工位设置在一起，从而方便在对硅片氧化处理完成后即可及时的干燥，整个过程方便快捷，而且进行氧化处理的工位和进行干燥处理的工位设置在一起，免去了转移硅片的步骤，可以降低被污染物污染的风险。
本发明实施例中，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理，包括：
对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，使硅片的正面形成亲水性的氧化物层。
也就是说，通过对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，使得硅片的正面形成亲水性的氧化物层，从而利用该亲水性的氧化物层便可对污染物进行阻隔，由于亲水性氧化物层的存在，可以方便后续运输到其他区域进行其他工艺，避免了运输过程中被污染的风险，无需再将硅片完全浸泡在水槽中进行运输，方便了运输过程；再者，由于亲水性氧化物层的存在，有效减少了污染物对硅片的污染，因此可以省去后续的清洗步骤，从而节省硅片制备过程中的工艺流程，提高生产效率。
如图3所示，本发明实施例中，通过在边缘剥离工艺中增加氧化处理步骤，从而使得硅片在边缘剥离后直接氧化得到亲水性的氧化物层，而由于亲水性氧化物层的存在，有效减少了污染物对硅片的污染，故无需考虑硅片被污染物污染的问题，因此可以省去外延片生产过程中边缘剥离后的清洗步骤，从而节省硅片制备过程中的工艺流程，提高生产效率。
根据本发明实施例的硅片边缘剥离方法，通过在采用刻蚀液刻蚀后、干燥前引入亲水性处理步骤，从而实现边缘剥离后直接得到具有亲水性氧化物层的硅片，解决了边缘剥离后硅片表面为疏水性而带来的操作上的不便(即需要将硅片完全浸泡在水槽中)，防止在后续的运输和工艺中对硅片造成无法去除的污染，最终提高了硅片的品质。
本发明另一方面实施例还提供了一种硅片，所述硅片由上述任一实施例中所述的硅片边缘剥离方法制得，通过上述硅片边缘剥离方法制得的硅片，具有亲水性的氧化物层，可以有效阻挡污染物从硅片的正面浸入硅片内部而造成污染，从而方便后续运输等流程，最终提高了制得的硅片的品质。
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 (7)
1.一种硅片边缘剥离方法，其特征在于，包括：
对硅片背面的氧化层进行边缘剥离；
对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理；
所述对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理，包括：
对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，使硅片的正面形成亲水性的氧化物层；
所述对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理，包括：
将边缘剥离后的硅片的正面浸入氧化性溶液中进行氧化，或者，向边缘剥离后的硅片的正面喷淋氧化性溶液进行氧化；
所述氧化性溶液为H2SO4和H2O2的混合溶液、HCl和H2O2的混合溶液、H2O2的水溶液、O3的水溶液中的任一者。
2.根据权利要求1所述的硅片边缘剥离方法，其特征在于，所述氧化层为二氧化硅薄膜层。
3.根据权利要求1所述的硅片边缘剥离方法，其特征在于，所述对硅片背面的氧化层进行边缘剥离包括：
对硅片背面除边缘区域以外的其他区域进行覆盖保护；
采用刻蚀液对硅片背面的边缘区域的氧化层进行刻蚀。
4.根据权利要求3所述的硅片边缘剥离方法，其特征在于，所述刻蚀液为氢氟酸。
5.根据权利要求3所述的硅片边缘剥离方法，其特征在于，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行亲水性处理之前，还包括：
清洗边缘剥离后的硅片。
6.根据权利要求1所述的硅片边缘剥离方法，其特征在于，所述对边缘剥离后的硅片的正面进行氧化处理之后，还包括：
对氧化后的硅片进行干燥处理。
7.一种硅片，其特征在于，所述硅片由权利要求1-6中任一项所述的硅片边缘剥离方法制得。
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