CN112820642A - 一种半导体硅片的热处理方法 - Google Patents

一种半导体硅片的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体硅片的热处理方法，包括以下步骤：将需要进行热处理的半导体硅片先行浸泡在含氢氟酸的水溶液内，具体冷却时间根据风冷设备工作效率进行实时调节，最终使得石英舟内半导体硅片冷却至室温。本发明通过优化半导体硅片的处理步骤，将待处理的半导体硅片使用含氢氟酸的水溶液进行浸泡，使得硅片表面形成亲水性氧化物层，以使得后续的热处理加工中能够有效避免氧沉淀层的形成，使得半导体硅的质量得到保障，进一步还原半导体硅片成品的真实电阻率。

Description

一种半导体硅片的热处理方法
技术领域
本发明属于半导体硅片加工技术领域，更具体地说，尤其涉及一种半导体硅片的热处理方法。
背景技术
半导体硅用量或产量以单晶硅数量(以吨计)和硅片面积(平方英寸)来表述。是一类具有半导体性能，用来制作半导体器件的硅材料，主要包括硅粉、硅棒、硅片、籽晶、单晶硅、多晶硅、半导体晶体管、单晶硅棒、单晶硅片、单晶硅切磨片、单晶硅抛光片、单晶硅外延片、单晶硅太阳能电池板、单晶硅芯片、砷化镓、单晶锗、太阳能电池圆片、方片、二级管、三级管、硅堆、复合半导体器件、微波射频器件、可控硅器件、高频管、低频管、功率管、MOS管、集成电路等等。
在对半导体硅片的加工生产过程中需要先行对硅片本体进行一定的热处理工作，以使得半导体硅片成品能够便于进行后续的加工及使用效果。但常见的半导体硅热处理方法流程较为单一，仅利用热处理炉配合其他载气来对硅片进行加工处理，整体操作步骤受限，难以进一步还原半导体硅片的真实电阻率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，通过优化半导体硅片的处理步骤，将待处理的半导体硅片使用含氢氟酸的水溶液进行浸泡，使得硅片表面形成亲水性氧化物层，以使得后续的热处理加工中能够有效避免氧沉淀层的形成，使得半导体硅的质量得到保障，进一步还原半导体硅片成品的真实电阻率而提出的一种半导体硅片的热处理方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半导体硅片的热处理方法，包括如下步骤：
S1、将需要进行热处理的半导体硅片先行浸泡在含氢氟酸的水溶液内，保持浸泡时间在3min～5min，以去除硅片表面可能残留的金属屑，并使得半导体硅片的表面形成亲水性氧化物层；
S2、将使用的热处理炉内温度加温至650℃，并对热处理炉内通入载气，在此期间使得热处理炉的内部温度稳定在645℃～655℃；
S3、将需要进行热处理的半导体硅片依次均匀放入石英舟内，且石英舟内装在的半导体硅片之间的间距需要控制在2cm～3cm；
S4、打开热处理炉，将装有半导体硅片的石英舟推入热处理炉内加温区间处理30min～45min，期间保持热处理炉内的真空度保持在-0.20mpa～-0.10mpa；
S5、达到预定热处理时间后，再次打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；
S6、由工作人员将装载有半导体硅片的石英舟送至后续的风冷设备处进行冷却，具体冷却时间根据风冷设备工作效率进行实时调节，最终使得石英舟内半导体硅片冷却至室温。
优选的，所述S6中装在有半导体硅片的石英舟在风冷设备中至少放置5min。
优选的，所述S2中热处理炉的预定温度为155℃～175℃，随着氩气的不断输入，热处理炉内的温度也保持不断加温，并最终随着载气的输送完毕使得热处理炉内温度到达650±5℃。
优选的，所述待处理半导体硅片的电阻率为8～12Ω·cm。
优选的，所述待处理半导体硅片的规格为150mm×200mm。
优选的，所述S4中对半导体硅片完成加热后需先行将加热炉内进行降温，降温时长不得超过120s。
优选的，所述热处理炉内的炉管为高纯石英玻璃管，且所述高纯石英玻璃管的厚度为5mm～6mm。
优选的，所述热处理炉内维持恒定的气压，所述载气为常压或者在常压附近正负0.5个大气压以内，所述载气为高纯度氩气，且高纯氩气的流量为30-60slpm。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过优化半导体硅片的处理步骤，将待处理的半导体硅片使用含氢氟酸的水溶液进行浸泡，使得硅片表面形成亲水性氧化物层，以使得后续的热处理加工中能够有效避免氧沉淀层的形成，使得半导体硅的质量得到保障，进一步还原半导体硅片成品的真实电阻率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1、将需要进行热处理的半导体硅片先行浸泡在含氢氟酸的水溶液内，保持浸泡时间在3min，以去除硅片表面可能残留的金属屑，并使得半导体硅片的表面形成亲水性氧化物层，其中待处理半导体硅片的电阻率为8～12Ω·cm，规格为150mm×200mm；
S2、热处理炉的预定温度为155℃～175℃，将使用的热处理炉内温度加温至650℃，并对热处理炉内通入载气，其中载气为常压或者在常压附近正负0.5个大气压以内，所述载气为高纯度氩气，且高纯氩气的流量为30slpm，随着载气的不断输入，热处理炉内的温度也保持不断加温，并最终随着载气的输送完毕使得热处理炉内温度稳定在645℃～655℃；
S3、将需要进行热处理的半导体硅片依次均匀放入石英舟内，且石英舟内装在的半导体硅片之间的间距需要控制在2cm；
S4、打开热处理炉，将装有半导体硅片的石英舟推入热处理炉内加温区间处理30min，期间保持热处理炉内的真空度保持在-0.20mpa～-0.10mpa，其中热处理炉内的炉管为高纯石英玻璃管，且高纯石英玻璃管的厚度为5mm～6mm；
S5、达到预定热处理时间后，需先行将加热炉内进行降温，降温时长不得超过120s，再次打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；
S6、由工作人员将装载有半导体硅片的石英舟送至后续的风冷设备处进行冷却，具体冷却时间根据风冷设备工作效率进行实时调节，最终使得石英舟内半导体硅片冷却至室温，且装载有半导体硅片的石英舟在风冷设备中至少放置5min。
实施例2
一种半导体硅片的热处理方法，包括如下步骤：
步骤一、将需要进行热处理的半导体硅片先行浸泡在含氢氟酸的水溶液内，保持浸泡时间在4min，以去除硅片表面可能残留的金属屑，并使得半导体硅片的表面形成亲水性氧化物层，其中待处理半导体硅片的电阻率为8～12Ω·cm，规格为150mm×200mm；
步骤二、热处理炉的预定温度为155℃，将使用的热处理炉内温度加温至650℃，并对热处理炉内通入载气，其中载气为常压或者在常压附近正负0.5个大气压以内，所述载气为高纯度氩气，且高纯氩气的流量为45slpm，随着载气的不断输入，热处理炉内的温度也保持不断加温，并最终随着载气的输送完毕使得热处理炉内温度稳定在645℃～655℃；
步骤三、将需要进行热处理的半导体硅片依次均匀放入石英舟内，且石英舟内装在的半导体硅片之间的间距需要控制在2.5cm；
步骤四、打开热处理炉，将装有半导体硅片的石英舟推入热处理炉内加温区间处理40min，期间保持热处理炉内的真空度保持在-0.20mpa～-0.10mpa，其中热处理炉内的炉管为高纯石英玻璃管，且高纯石英玻璃管的厚度为5mm～6mm；
步骤五、达到预定热处理时间后，需先行将加热炉内进行降温，降温时长不得超过120s，再次打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；
步骤六、由工作人员将装载有半导体硅片的石英舟送至后续的风冷设备处进行冷却，具体冷却时间根据风冷设备工作效率进行实时调节，最终使得石英舟内半导体硅片冷却至室温，且装载有半导体硅片的石英舟在风冷设备中至少放置5min。
实施例3
(1)、将需要进行热处理的半导体硅片先行浸泡在含氢氟酸的水溶液内，保持浸泡时间在5min，以去除硅片表面可能残留的金属屑，并使得半导体硅片的表面形成亲水性氧化物层，其中待处理半导体硅片的电阻率为8～12Ω·cm，规格为150mm×200mm；
(2)、热处理炉的预定温度为175℃，将使用的热处理炉内温度加温至650℃，并对热处理炉内通入载气，其中载气为常压或者在常压附近正负0.5个大气压以内，所述载气为高纯度氩气，且高纯氩气的流量为60slpm，随着载气的不断输入，热处理炉内的温度也保持不断加温，并最终随着载气的输送完毕使得热处理炉内温度稳定在645℃～655℃；
(3)、将需要进行热处理的半导体硅片依次均匀放入石英舟内，且石英舟内装在的半导体硅片之间的间距需要控制在3cm；
(4)、打开热处理炉，将装有半导体硅片的石英舟推入热处理炉内加温区间处理30min～45min，期间保持热处理炉内的真空度保持在-0.20mpa～-0.10mpa，其中热处理炉内的炉管为高纯石英玻璃管，且高纯石英玻璃管的厚度为5mm～6mm；
(5)、达到预定热处理时间后，需先行将加热炉内进行降温，降温时长不得超过120s，再次打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；
(6)、由工作人员将装载有半导体硅片的石英舟送至后续的风冷设备处进行冷却，具体冷却时间根据风冷设备工作效率进行实时调节，最终使得石英舟内半导体硅片冷却至室温，且装载有半导体硅片的石英舟在风冷设备中至少放置5min。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将需要进行热处理的半导体硅片先行浸泡在含氢氟酸的水溶液内，保持浸泡时间在3min～5min，以去除硅片表面可能残留的金属屑，并使得半导体硅片的表面形成亲水性氧化物层；
S2、将使用的热处理炉内温度加温至650℃，并对热处理炉内通入载气，在此期间使得热处理炉的内部温度稳定在645℃～655℃；
S3、将需要进行热处理的半导体硅片依次均匀放入石英舟内，且石英舟内装在的半导体硅片之间的间距需要控制在2cm～3cm；
S4、打开热处理炉，将装有半导体硅片的石英舟推入热处理炉内加温区间处理30min～45min，期间保持热处理炉内的真空度保持在-0.20mpa～-0.10mpa；
S5、达到预定热处理时间后，再次打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；
S6、由工作人员将装载有半导体硅片的石英舟送至后续的风冷设备处进行冷却，具体冷却时间根据风冷设备工作效率进行实时调节，最终使得石英舟内半导体硅片冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述S6中装在有半导体硅片的石英舟在风冷设备中至少放置5min。
3.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述S2中热处理炉的预定温度为155℃～175℃，随着氩气的不断输入，热处理炉内的温度也保持不断加温，并最终随着载气的输送完毕使得热处理炉内温度到达650±5℃。
4.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述待处理半导体硅片的电阻率为8～12Ω·cm。
5.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述待处理半导体硅片的规格为150mm×200mm。
6.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述S4中对半导体硅片完成加热后需先行将加热炉内进行降温，降温时长不得超过120s。
7.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述热处理炉内的炉管为高纯石英玻璃管，且所述高纯石英玻璃管的厚度为5mm～6mm。
8.根据权利要求1所述的一种半导体硅片的热处理方法，其特征在于：所述热处理炉内维持恒定的气压，所述载气为常压或者在常压附近正负0.5个大气压以内，所述载气为高纯度氩气，且高纯氩气的流量为30-60slpm。
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CN113721076A (zh) * 2021-08-09 2021-11-30 上海新昇半导体科技有限公司 一种硅片电阻率的测量方法
CN115116910A (zh) * 2022-07-19 2022-09-27 宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司 通用横式石英舟及同时对不同规格硅片的氧化热处理方法

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