CN117672812A - 一种硅片的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种硅片的处理方法，用于处理硅片。本申请的硅片处理方法包括：对硅片进行腐蚀处理；采用处理液对腐蚀处理后的硅片进行表面处理，处理液包括有机铵盐和氧化剂。本申请通过表面处理提高了硅片外延层的厚度均匀性。本申请可以采用具有处理槽的处理装置对硅片进行表面处理，本申请的处理装置可以实现多片硅片同时处理，提升硅片表面处理的处理效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种硅片的处理方法。
背景技术
SOI(绝缘体上硅，Silicon-On-Insulator)呈三明治结构，最上面是顶层硅，中间是掩埋过渡层(BOX)，下方是硅衬底。SOI过渡层实现高电绝缘性，大大减少硅片的寄生电容以及漏电现象。BESOI(硅片键合背面腐蚀法)制备的硅片外延层的界面缺陷和顶层硅薄膜的均匀性难以控制。
发明内容
本申请的目的在于提供一种硅片的处理方法，可以解决上述技术问题。
本申请实施例提供一种硅片的处理方法，用于处理硅片，包括：对所述硅片进行腐蚀处理；采用处理液对所述腐蚀处理后的所述硅片进行表面处理，处理液包括有机铵盐和氧化剂。
在一些实施例中，所述表面处理之后，对所述硅片进行化学机械抛光处理。
在一些实施例中，所述有机铵盐和所述氧化剂的质量比为1：(0.14～2.8)。
在一些实施例中，以所述处理液的总质量计，所述有机铵盐的质量百分比为0.01％～10％；所述氧化剂的质量百分比为0.0014％～28％。
在一些实施例中，所述表面处理的时间为5min～20min。
在一些实施例中，所述表面处理的温度为20℃～60℃。
在一些实施例中，所述表面处理是将所述硅片置于处理槽中进行。
在一些实施例中，所述处理槽连接有进液管道和出液管道，所述进液管道中的处理液具有进液速率；其中，所述进液速率为0.1L/min～1L/min。
在一些实施例中，所述处理槽连接有出液管道，所述出液管道中的处理液具有出液速率，所述出液速率为0.1L/min～1L/min。
在一些实施例中，所述处理槽连接有第一补液管道，所述第一补液管道中的处理液具有第一补液速率，所述第一补液速率为0.05L/min～0.1L/min。
在一些实施例中，所述处理槽连接有第二补液管道，所述第二补液管道中的处理液具有第二补液速率，所述第二补液速率为0.05L/min～0.1L/min。
在一些实施例中，所述处理液的实时浓度C1％与所述处理液的目标浓度C0％满足：0.97C0≤C1≤1.03C0。
在一些实施例中，所述腐蚀处理采用的腐蚀液包括HF、HNO3和CH3COOH，HF、HNO3和CH3COOH的质量比为1:(2～6):(7～12)。
在一些实施例中，所述腐蚀处理的时间为5min～20min。
在一些实施例中，所述腐蚀处理的温度为20℃～60℃。
在一些实施例中，在所述腐蚀处理后，所述硅片上形成有过渡层，采用所述处理液去除所述过渡层。
在一些实施例中，所述硅片和所述过渡层之间具有外延层，将所述硅片浸入所述处理液中，满足：2≤V1/V2，或者，满足2≤V1/V2≤10，其中，所述V1为所述处理液对于过渡层的第一去除速率，单位为μm/min，所述V2为所述处理液对于所述外延层的第二去除速率，单位为μm/min。
在一些实施例中，所述过渡层的厚度为
在一些实施例中，在所述腐蚀处理之前，所述硅片包括：
支撑衬底，所述支撑衬底至少一面设置有绝缘层；
外延层，所述外延层设置于所述绝缘层背离所述支撑衬底一侧；
衬底层，所述衬底层设置于所述外延层背离所述绝缘层一侧。
在一些实施例中，对所述硅片进行化学机械抛光处理的步骤中，所述化学机械抛光具有第三去除速率V3，所述第三去除速率V3为0.01μm/min～1μm/min。
在一些实施例中，所述化学机械抛光的去除厚度为0.5μm～1μm。
本申请的有益效果在于：相较于现有技术，本申请提供了一种硅片的处理方法，用于处理硅片，包括：对硅片进行腐蚀处理；采用处理液对腐蚀处理后的硅片进行表面处理，处理液包括有机铵盐和氧化剂。本申请通过表面处理提高了硅片外延层的厚度均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施中进行表面处理的处理装置的结构示意图；
图2为本申请实施例中进行腐蚀处理前硅片的结构示意图；
图3为本申请实施例中进行腐蚀处理后硅片的结构示意图；
图4为本申请实施例中硅片经过CMP处理后的结构示意图；
图5为本申请实施例中硅片的制备流程示意图；
图6为本申请实施例中硅片的制备流程示意图；
图7为本申请腐蚀处理后的硅片表面形貌图；
图8为本申请实施例中表面处理后的硅片表面形貌图；
附图标记，100-硅片，110-支撑衬底，120-绝缘层，130-外延层，140-衬底层，150-过渡层，160-外延衬底，200-处理装置，201-处理槽，202-片篮，203-转轴，204-出液口，205-进液口，206-第一循环泵，207-加热器，208-第一补液槽，209-第二循环泵，210-第二补液槽，211-第三循环泵，212-出液管道，213-进液管道，214-第一补液管道，215-第二补液管道。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。本申请的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
如图1所示，实施本申请表面处理方法的处理装置200包括：处理槽201，处理槽201的装填体积可以为80L～150L。处理槽201中设置有用于放置硅片100的片篮202，片篮202中具有多个槽位，每个槽位放置一片硅片100，硅片100放置在槽位中时，片篮202会对硅片100提供支撑和保护作用，避免硅片100之间相互碰撞。片篮202与转轴203固定，片篮202在转轴203带动下旋转，实现硅片100与处理液均匀接触。
处理槽201的上方设置有排液口204，处理槽201的下方设置有进液口205，处理液通过排液口204送出，送出的处理液进入第一循环泵206的进口，随后经过第一循环泵206的出口送至进液口205，在第一循环泵206和第一进液口205之间设置有加热器207，加热器207用于维持和控制处理液的温度。
处理装置200还包括第一补液槽208，第一补液槽208中盛放氧化剂溶液，第一补液槽208中的氧化剂溶液通过第二循环泵209送入处理槽201，第二循环泵209用于控制送入处理槽201中的氧化剂溶液的量。
处理装置200还包括第二补液槽210，第二补液槽210盛放有机铵盐溶液。第二补液槽210中的有机铵盐溶液通过第三循环泵211送入处理槽201，第三循环泵211用于控制送入处理槽201中的有机铵盐溶液。
本申请的处理装置200中，排液口204与第一循环泵206之间设置有出液管道212，第一循环泵206可以通过转速控制出液管道212中处理液的出液速率。
本申请的处理装置200中，进液口205与第一循环泵206的出液口之间设置有进液管道213，第一循环泵206可以通过转速控制进液管道213中处理液的进液速率。
本申请的处理装置200中，处理槽201与第二循环泵209的出液口之间设置有第一补液管道214，第二循环泵209可以通过转速控制第一补液管道214中氧化剂的第一补液速率。
本申请的处理装置200中，处理槽201与第三循环泵211的出液口之间设置有第二补液管道215，第三循环泵211可以通过转速控制第二补液管道215中有机胺盐的第二补液速率。
为了提高BESOI(硅片键合背面腐蚀法，Bonded and Etched-back Silicon-On-Insulator)硅薄膜的均匀性，本申请实施例提供了一种硅片的处理方法，用于处理硅片100，包括：对硅片100进行腐蚀处理；采用处理液对腐蚀处理后的硅片100进行表面处理，处理液包括有机铵盐和氧化剂。本申请在硅片100腐蚀处理后，进行表面处理，提高了硅片100外延层的厚度均匀性。
本申请中，进行腐蚀处理的硅片100结构如图2所示，包括：
支撑衬底110，支撑衬底110至少一面设置有绝缘层120。硅片100还包括了外延层130，外延层130设置于绝缘层120背离支撑衬底110一侧，在外延层130背离绝缘层120一侧设置有衬底层140。
在一些实施例中，外延层130的电阻率为0.1ohm.cm～100ohm.cm。如外延层130的电阻率(ohm.cm)为0.1、1、3、5、10、15、50、60、70、80、90、100中的任意值或者任意两值组成的范围。在一些实施例中，外延衬底160的电阻率0.001ohm.cm～0.008ohm.cm。如外延衬底160的电阻率(ohm.cm)为0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008中的任意值或者任意两值组成的范围。
本申请的腐蚀处理方法中采用的腐蚀液包括质量比为1:(2～6):(7～12)的HF、HNO3和CH3COOH。在一些具体实施例中，第二处理液中的HF、HNO3和CH3COOH的质量百分比为1：(3～4)：(8～10)。本申请采用的腐蚀液是选择性腐蚀液，腐蚀液用于去除重掺杂的衬底层140，保留轻掺杂的外延层130。
在一些实施例中，腐蚀处理的方法包括：将硅片100置于带氮气背封保护的基座上，采用腐蚀液，喷涂在旋转的硅片100表面，然后溶液甩出后收集起来通过回收管路回到供液槽从而实现循环使用，由于腐蚀液的选择性腐蚀，可去除衬底层140。
在一些实施例中，腐蚀处理的时间为5min～20min。如腐蚀处理的时间(min)为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20中的任意值或者任意两值组成的范围，如腐蚀处理的时间为7min～8min。在一些实施例中，腐蚀处理的温度为20℃～60℃。如腐蚀处理的温度(℃)为20、25、30、35、40、45、50、55、60中的任意值或者任意两值组成的范围，如腐蚀处理的温度为30℃～40℃。本申请中，通过控制腐蚀的时间、温度和腐蚀液的组成，控制对衬底层140的腐蚀速率。经过腐蚀处理后的硅片100表面出现包括含有硅氧化物的过渡层150，如图3所示，在后续执行CMP(化学机械抛光，Chemical Mechanical Polishing)步骤中，该过渡层150会影响外延层130的厚度均匀性。
本申请对于腐蚀处理后的硅片100进行表面处理，表面处理采用的处理液可以去除过渡层150。本申请的处理液中包括有机铵盐和氧化剂，通过有机铵盐和氧化剂选择性去除过渡层150，且减少表面处理对于外延层130的损伤。
在一些实施例中，有机铵盐和氧化剂的质量比为1：0.14～2.8。本申请通过控制有机铵盐和氧化剂的配比，可以提高硅氧化物过渡层的去除效率，进一步降低外延层130的去除量。如在一些实施例中，有机铵盐和氧化剂的质量比为1:0.14、1:0.2、1:0.5、1:0.7、1:1、1:1.2、1:1.4、1:1.5、1:2.0、1:2.5、1:2.8中的任意值或者任意两值组成的范围，如有机铵盐和氧化剂的质量比为1：(0.7～1.4)。
在一些实施例中，以处理液的总质量计，有机铵盐的质量百分比为0.01～10％；如有机铵盐的质量百分比(％)为0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0中的任意值或者任意两值组成的范围。在表面处理步骤中，控制有机铵盐的浓度，可以提升过渡层150的去除效率，且控制处理液对于外延层130的损伤。
在一些实施例中，以处理液的总质量计，氧化剂的质量百分比为0.0014％～28％。如氧化剂的质量百分比(％)为0.0014、0.01、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、15、20.0、25.0、28.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，表面处理的时间为5min～20min；如表面处理的时间(min)为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20中的任意值或者任意两值组成的范围，如表面处理的时间为7min～10min。在一些实施例中，表面处理的温度为20℃～60℃。如表面处理的温度(℃)为20、25、30、35、40、45、50、55、60中的任意值或者任意两值组成的范围，如表面处理的温度为35℃～40℃。申请人发现，通过控制表面处理的时间，可以增加处理液对于过渡层150的选择性腐蚀。且当表面处理温度过高，处理液对于过渡层150的选择性腐蚀变差。
在一些实施例中，有机铵盐选自四甲基氢氧化铵、三乙基铵和二甲基铵中的一种或者多种。
在一些实施例中，氧化剂选自过氧化氢、过氧化乙酸和过氯酸中的一种或多种。
在一些实施例中，按质量百分浓度计，处理液包括：0.01％～10％的四甲基氢氧化铵、0.0014％～28％双氧水、62％～99.99％水，如在一些具体实施例中，按质量百分浓度计，处理液包括：0.01％～10％的四甲基氢氧化铵、0.0014％～28％双氧水、余量为水。
在一些实施例中，处理液对于过渡层150的第一去除速率V1(μm/min)与处理液对于外延层130的第二去除速率V2(μm/min)满足：2≤V1/V2。
在一些实施例中，2≤V1/V2≤10，如V1/V2的取值为2.0、2.4、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.25、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，处理液对于过渡层150的去除速率为0.005μm/min～0.6μm/min。如处理液对于过渡层150的去除速率(μm/min)的取值为0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，处理液对于外延层130的去除速率为0.002μm/min～0.25μm/min。如处理液对于外延层130的去除速率(μm/min)为0.002、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.25中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，经过本申请腐蚀处理后的硅片100表面过渡层150的厚度为如过渡层150的厚度/>的取值为50、100、150、200、250、300、350、400中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，表面处理是将硅片100置于处理槽201中进行。本申请通过处理装置200实施硅片100的表面处理步骤，提高处理后的硅片100的质量。
如图1所示，处理槽201连接有进液管道213和出液管道212，进液管道213中的处理液具有进液速率，出液管道212中的处理液具有出液速率。本申请通过进液速率和出液速率的控制，进而控制处理槽201中处理液的更换速率，其一是维持处理液的温度，避免直接对于处理槽201中的处理液加热导致的处理液局部温度出现偏差，导致处理槽201中的多片硅片100处理后出现质量偏差，其二是配合转轴203以及处理溶液更换带来的流体扰动，维持硅片100表面接触的处理液的局部浓度保持不变，保证处理液对于硅片100表面过渡层150去除的选择性。
在具体的实施方式中，本申请的处理液在处理槽中的流动方向为自下而上，即排液口204设置在处理槽201的上方，而进液口205设置在处理槽201的下方。
在一些实施例中，进液速率为0.1L/min～1L/min，如进液速率(L/min)的取值为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，出液速率为0.1L/min～1L/min。出液速率为0.1L/min～1L/min，如出液速率(L/min)的取值为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，处理槽201连接有第一补液管道214和第二补液管道215，具体地，处理槽201与用于补充氧化剂的第一补液管道214和用于补充有机铵盐的第二补液管道215连接。
在一些实施例中，第一补液管道214中的处理液具有第一补液速率，第一补液速率为0.05L/min～0.1L/min，如第一补液速率(L/min)的取值为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，第二补液管道215中的处理液具有第二补液速率，第二补液速率为0.05L/min～0.1L/min，如第二补液速率(L/min)的取值为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1中的任意值或者任意两值组成的范围。
本申请中，处理槽201中的有机铵盐和氧化剂的浓度的检测可以采用如下方式：光学传感器、电化学传感器和质谱仪中的任意方式。
在一些实施例中，第一补液槽208中氧化剂的浓度大于处理槽201中氧化剂的浓度，通过实时检测处理槽201中氧化剂的浓度，反馈至处理器如PLC处理器，计算实时检测的氧化剂浓度与目标浓度的差值，控制第二循环泵209的转速进而控制送入处理槽201中氧化剂的量，补充处理槽201中氧化剂的消耗。同样地，通过控制第三循环泵211的转速进而控制送入处理槽201中有机铵盐的量，补充处理槽201中有机铵盐的消耗。本申请的处理器与检测处理液浓度的检测计、循环泵等通讯连接。相应的，本申请通过PLC处理器对处理装置200实施表面处理的参数控制只是示例性列举，本申请的处理装置200采用的处理器还可以采用其他类型的处理器。
在一些实施例中，处理槽201中，处理液的实时浓度C1％与处理液的目标浓度C0％满足：0.97C0≤C1≤1.03C0。本申请中，处理槽201中的处理液的实时浓度C1与目标浓度C0的在该范围内，可以保证处理的硅片100的表面质量。
在一些实施例中，表面处理之后，对硅片100进行化学机械抛光处理(CMP)。本申请通过表面处理去除过渡层150，避免了该过渡层150对CMP抛光产生阻挡作用影响外延层130的厚度均匀性，提升了外延层130的厚度均匀性。
在一些实施例中，化学机械抛光的第三去除速率V3为0.01μm/min～1μm/min。如CMP的第三去除速率V3(μm/min)的取值为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，CMP的去除厚度为0.5μm～1μm。如CMP抛光的去除厚度(μm)的取值为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，外延层130的厚度均匀性采用以下方式获得：厚度均匀性(％)＝(Max-Min)/Avg*100％，Max为外延层130厚度的最大值，Min为外延层130厚度的最小值，Avg为外延层130厚度的平均值。
在一些实施例中，外延层130厚度的测试方法为：采用椭圆偏振光谱仪进行测试，在具体测试中，取硅片100表面均匀分布的49个点测试每个点的外延层的厚度，取测试数据的平均值为外延层的厚度。
在一些实施例中，如图2所示的硅片100通过以下方法制备得到：
如图5所示，提供支撑衬底110，支撑衬底110至少一面设置有绝缘层120；提供外延衬底160，外延衬底160至少一面设置有外延层130；将外延层130与支撑衬底110键合，使绝缘层120和外延层130贴合，键合后的结构如图6所示；去除部分外延衬底160，得到衬底层140。
在一些实施例中，支撑衬底110的厚度为3μm～50μm，如支撑衬底110的厚度(μm)为3、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，支撑衬底110具有抛光面，支撑衬底110通过热氧化在支撑衬底110的两面形成二氧化硅层，其中抛光面制备的二氧化硅层作为绝缘层120。
在一些实施例中，绝缘层120的制备方法包括：通过氧化工艺在单晶硅片上制备绝缘层120。氧化工艺包括干氧热氧化工艺和湿氧热氧化工艺。如将硅片100与水汽和氧气在900℃～1200℃高温下进行化学反应，在单晶硅片表面生成二氧化硅薄膜作为绝缘层120。
在一些实施例中，绝缘层120的厚度为0.1μm～1μm。如绝缘层120的厚度(μm)为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，外延层130的厚度为0.1μm～100μm，如外延层130的厚度(μm)为0.1、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，衬底层140的厚度为10μm～50μm。如衬底层140的厚度(μm)的取值为10、20、30、40、50中的任意值或者任意两值组成的范围。
在一些实施例中，部分外延衬底160的去除方式包括机械研磨的方法，在一些具体实施例中，机械研磨的方法包括：在减薄设备上，通过高速旋转的主轴带动砂轮，对键合后的硅片100进行减薄处理，去除部分外延衬底160。
实施例1：
(S1)提供支撑衬底110，支撑衬底110的正面为抛光面，对支撑衬底110进行热氧化，在支撑衬底110的正反面分别形成二氧化硅层，其中抛光面的二氧化硅层作为绝缘层120，绝缘层120的厚度0.8μm。
(S2)提供外延衬底160，外延衬底160为重掺杂的硅片，外延衬底160的电阻率为0.001～0.008ohm.cm。外延衬底160的至少一面设置有外延层130，外延层130的电阻率为0.1ohm.cm～100ohm.cm。
(S3)将外延层130与支撑衬底110键合，使绝缘层120和外延层130贴合，形成键合衬底，键合的气氛为N2和O2为气源；对键合衬底进行低温退火，退火温度不高于400℃，退火气氛为氮气，退火时间大于2小时。
(S5)采用机械研磨的减薄方式，将外延衬底160的厚度减薄至40μm～50μm，形成衬底层140。
(S6)对衬底层140进行酸腐，腐蚀液是采用氢氟酸，硝酸及醋酸的混合溶液，腐蚀液的配比为氢氟酸:硝酸：醋酸＝1:3:8，处理时间为8min，处理温度为30℃。处理后的硅片100如图7所示。
(S7)腐蚀处理后的硅片100置于处理槽201中，处理槽201中盛放有处理液，处理液的组成如表1所示，采用处理液对酸腐后的硅片100进行表面处理。
处理液的进液速率为0.5L/min，处理液的出液速率为0.5L/min。并且通过补液槽中盛放的氧化剂和有机铵盐溶液实时补充处理液的浓度。表面处理的时间为8min，表面处理的温度为35℃，处理后的硅片100如图8所示。
(S8)对酸腐蚀后的键合衬底进行CMP抛光，抛光去除量不超过1μm，既满足外延层130表面粗糙度要求，也能最大程度降低因抛光导致的均匀性恶化问题，经过CMP处理后的硅片100如图4所示。
实施例2～4：硅片100的处理方法同实施例1，不同之处在于，调整处理液中氧化剂和有机铵盐的质量比，详见表1。
表1实施例1～实施例4表面处理参数和处理后硅片测试结果
从表1的数据可以看出，本申请通过控制氧化剂和有机铵盐的质量比，可以提高对过渡层150的腐蚀速率和降低对外延层130的损伤，并且可以降低CMP的去除量，同时实现提升制备后的外延层130的厚度均匀性。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种硅片的处理方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (16)
1.一种硅片的处理方法，用于处理硅片(100)，其特征在于，包括：
对所述硅片(100)进行腐蚀处理；
采用处理液对所述腐蚀处理后的所述硅片(100)进行表面处理，所述处理液包括有机铵盐和氧化剂。
2.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述表面处理之后，对所述硅片(100)进行化学机械抛光处理。
3.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述有机铵盐和所述氧化剂的质量比为1：(0.14～2.8)。
4.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，以所述处理液的总质量计，所述有机铵盐的质量百分比为0.01％～10％；所述氧化剂的质量百分比为0.0014％～28％。
5.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述表面处理的时间为5min～20min；和/或，
所述表面处理的温度为20℃～60℃。
6.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述表面处理是将所述硅片(100)置于处理槽(201)中进行。
7.根据权利要求6所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述处理槽(201)连接有进液管道(213)，所述进液管道(213)中的处理液具有进液速率，所述进液速率为0.1L/min～1L/min；和/或，
所述处理槽(201)连接有出液管道(212)，所述出液管道(212)中的处理液具有出液速率，所述出液速率为0.1L/min～1L/min。
8.根据权利要求6所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述处理槽(201)连接有第一补液管道(214)，所述第一补液管道(214)中的处理液具有第一补液速率，所述第一补液速率为0.05L/min～0.1L/min；和/或，
所述处理槽(201)连接有第二补液管道(215)，所述第二补液管道(215)中的处理液具有第二补液速率，所述第二补液速率为0.05L/min～0.1L/min。
9.根据权利要求7所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述处理液的实时浓度C1％与所述处理液的目标浓度C0％满足：0.97C0≤C1≤1.03C0。
10.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述腐蚀处理采用的腐蚀液包括HF、HNO3和CH3COOH，HF、HNO3和CH3COOH的质量比为1:(2～6):(7～12)；和/或，
所述腐蚀处理的时间为5min～20min；和/或，
所述腐蚀处理的温度为20℃～60℃。
11.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，在所述腐蚀处理后，所述硅片(100)上形成有过渡层(150)，采用所述处理液去除所述过渡层(150)。
12.根据权利要求11所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述硅片(100)和所述过渡层(150)之间具有外延层(130)，将所述硅片(100)浸入所述处理液中，满足：2≤V1/V2，或者，满足2≤V1/V2≤10，其中，所述V1为所述处理液对于过渡层(150)的第一去除速率，单位为μm/min，所述V2为所述处理液对于所述外延层(130)的第二去除速率，单位为μm/min。
13.根据权利要求11所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述过渡层(150)的厚度为
14.根据权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，在所述腐蚀处理之前，所述硅片(100)包括：
支撑衬底(110)，所述支撑衬底(110)至少一面设置有绝缘层(120)；
外延层(130)，所述外延层(130)设置于所述绝缘层(120)背离所述支撑衬底(110)一侧；
衬底层(140)，所述衬底层(140)设置于所述外延层(130)背离所述绝缘层(120)一侧。
15.根据权利要求2所述的硅片的处理方法，其特征在于，对所述硅片(100)进行化学机械抛光处理的步骤中，所述化学机械抛光具有第三去除速率V3μm/min，所述第三去除速率V3为0.01μm/min～1μm/min。
16.根据权利要求2所述的硅片的处理方法，其特征在于，所述化学机械抛光的去除厚度为0.5μm～1μm。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000006327A (ko) * | 1998-06-22 | 2000-01-25 | 고시야마 이사무 | 연마조성물및표면처리조성물 |
| CN102768980A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-07 | 上海新傲科技股份有限公司 | 衬底的表面处理方法和带有绝缘埋层衬底的制作方法 |
| US20130337639A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Ostendo Technologies, Inc. | Method for Substrate Pretreatment To Achieve High-Quality III-Nitride Epitaxy |
| CN104412371A (zh) * | 2012-07-20 | 2015-03-11 | 富士胶片株式会社 | 蚀刻方法,以及制造半导体基板产品的方法和使用所述半导体基板产品的半导体器件,以及用于制备蚀刻液的套件 |
| US20180047586A1 (en) * | 2015-01-21 | 2018-02-15 | Siltronic Ag | Epitaxially coated semiconductor wafer, and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer |
| WO2023160200A1 (zh) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 半导体衬底层的处理方法和太阳能电池的制备方法 |
-
2023
- 2023-11-14 CN CN202311518869.0A patent/CN117672812B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000006327A (ko) * | 1998-06-22 | 2000-01-25 | 고시야마 이사무 | 연마조성물및표면처리조성물 |
| US20130337639A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Ostendo Technologies, Inc. | Method for Substrate Pretreatment To Achieve High-Quality III-Nitride Epitaxy |
| CN102768980A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-07 | 上海新傲科技股份有限公司 | 衬底的表面处理方法和带有绝缘埋层衬底的制作方法 |
| CN104412371A (zh) * | 2012-07-20 | 2015-03-11 | 富士胶片株式会社 | 蚀刻方法,以及制造半导体基板产品的方法和使用所述半导体基板产品的半导体器件,以及用于制备蚀刻液的套件 |
| US20180047586A1 (en) * | 2015-01-21 | 2018-02-15 | Siltronic Ag | Epitaxially coated semiconductor wafer, and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer |
| WO2023160200A1 (zh) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 半导体衬底层的处理方法和太阳能电池的制备方法 |
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