CN117832072A - 一种超级背封加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种超级背封加工方法，方法包括：对硅片进行CP腐蚀加工；对硅片进行边缘抛光加工；通过APCVD工艺对所述硅片进行加工，形成二氧化硅薄膜覆盖所述硅片的边缘；通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工，形成多晶硅薄膜覆盖所述二氧化硅薄膜；对上述步骤形成的超级背封进行抛光加工。将边缘抛光工艺前移至CP腐蚀后和APCVD前，将薄膜沉积在经过抛光处理的光滑倒角面上，从而显著提高了薄膜的光滑度。这不仅解决了外延后边缘滑移线的问题，同时也有效防止了边缘自掺杂现象的发生，提高了器件的良率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种超级背封加工方法。
背景技术
在半导体制造和太阳能行业中，硅片的质量对最终产品的性能至关重要。尤其在化学气相沉积(CVD)工艺中，硅片表面和边缘的完整性对于保证外延层质量尤为关键。然而，在现有技术中，硅片在CVD工艺后常常出现问题，特别是在硅片的边缘。这些问题主要表现为外延层边缘出现密集的滑移线，这些滑移线会向硅片面内延伸，导致硅片无法使用，甚至报废。
已有调查显示，这种异常现象的发生率高达100％，严重影响了硅片的良率和性能。经过分析，这种外延滑移线的形成与硅片边缘的机械损伤残留有直接关系。在倒角面进行机械加工时，容易在硅片的边缘留下微小的损伤，这些损伤在随后的CVD过程中导致沉积薄膜表面粗糙，最终诱发外延滑移线的形成。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种超级背封加工方法，至少用以使得该方法可以有效改善超级背封品外延后的边缘缺陷，不存在器件良品率较低的技术问题。
为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种超级背封加工方法，所述方法包括：第一步，对硅片进行CP腐蚀加工；第二步，对硅片进行边缘抛光加工；第三步，通过APCVD工艺对所述硅片进行加工，形成二氧化硅薄膜覆盖所述硅片的边缘；第四步，通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工，形成多晶硅薄膜覆盖所述二氧化硅薄膜；第五步，对上述步骤形成的超级背封进行抛光加工。
进一步地，所述超级背封的结构包括：二氧化硅背封层，所述二氧化硅背封层覆盖在所述硅片的边缘；多晶硅背封层，所述多晶硅背封层覆盖在所述二氧化硅背封层的外侧。
进一步地，所述硅片包括倒角面。
进一步地，所述对硅片进行边缘抛光加工包括：对所述硅片的倒角面进行抛光加工，得到光滑的倒角面。
相较于现有技术，本申请实施例提供的方案中，超级背封加工方法将边缘抛光工艺前移至CP腐蚀后和APCVD前，将薄膜沉积在经过抛光处理的光滑倒角面上，从而显著提高了薄膜的光滑度。这不仅解决了外延后边缘滑移线的问题，同时也有效防止了边缘自掺杂现象的发生，提高了器件的良率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种超级背封加工方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种超级背封的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种超级背封加工方法的效果示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种超级背封加工方法的效果示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种超级背封加工方法的效果示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种超级背封加工方法的效果示意图；
图7为本申请实施例提供的又一种超级背封加工方法的效果示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种超级背封加工方法的效果示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，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，本领域普通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。
工艺介绍：
APCVD薄膜(二氧化硅薄膜)：因二氧化硅的致密性，可以防止硅片中的掺杂剂因为外延高温挥发污染外延层，起封闭作用，所以APCVD也称背封工艺。
LPCVD薄膜(多晶硅薄膜)：将二氧化硅薄膜包裹封闭起来，防止倒角上的二氧化硅薄膜因外延高温破裂，外延气体进入破裂处生成多晶硅颗粒，成为颗粒污染源，导致外延片质量异常。
在现有的硅片加工技术中，尤其是在超级背封产品的生产过程中，硅片外延后边缘出现的缺陷问题一直是影响器件良率和性能的关键挑战。现有解决方案在处理这些问题时往往引入新的问题，如边缘自掺杂现象，从而进一步降低了器件的良率。
鉴于此，本申请提出了一种超级背封加工方法，如图1，本申请实施例的核心在于：
S101，对硅片进行CP腐蚀加工。首先，准备所需的硅片，并确保其表面清洁无尘；然后，将硅片放入专用的CP腐蚀设备中；在此设备中，采用一种特定的化学溶液，通常包含一定比例的酸性或碱性物质，以及物理刻蚀元素，如氩气等惰性气体；接着，开启设备，使化学溶液与惰性气体在控制的环境下对硅片表面进行处理；这个过程的目的是去除硅片表面的任何不规则性和缺陷，从而提高其平整度和光滑度；腐蚀过程的时间和参数根据硅片的具体需求和所用设备的性能进行调整；完成腐蚀处理后，硅片被彻底清洗并干燥，以备后续加工使用。
S102，对硅片进行边缘抛光加工。首先，将经过CP腐蚀处理的硅片固定在抛光机的夹具中，这个步骤确保硅片在抛光过程中稳定，防止任何不必要的移动或损伤；接着，使用专为硅片边缘抛光设计的抛光砂轮或抛光带，对硅片的边缘进行精细加工；抛光过程中，可以使用特定的抛光液，这种液体通常含有一定的磨料，有助于提高抛光效率和质量；抛光时间和压力根据硅片的材料特性和所需的边缘光滑度进行调整；完成抛光后，硅片会经过仔细的清洁，以去除所有抛光过程中产生的残留物。通过这一步骤，可以有效改善硅片边缘的质量，为后续的化学气相沉积(CVD)工艺打下良好的基础，提高整体产品的质量和性能。
S103，通过APCVD工艺对所述硅片进行加工，形成二氧化硅薄膜覆盖所述硅片的边缘。首先，将经过边缘抛光的硅片放入APCVD设备中，在设备中，硅片被加热至特定温度，以便二氧化硅的沉积过程可以有效进行；然后，将气态的硅源和氧源引入反应室，这些气体在高温条件下反应生成二氧化硅，这个过程中，通过精确控制气体流量和反应温度，可以保证二氧化硅薄膜在硅片边缘均匀且连续地沉积；最后，完成沉积后，硅片被冷却并取出，此时硅片的边缘被一层均匀的二氧化硅薄膜所覆盖。通过这一步骤，不仅可以提高硅片边缘的电绝缘性能，还可以为后续的多晶硅薄膜沉积提供良好的基底。
S104，通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工，形成多晶硅薄膜覆盖所述二氧化硅薄膜。将已覆盖二氧化硅薄膜的硅片放入LPCVD反应室中，在低压环境下，将含硅的气体(如硅烷)引入反应室；硅烷在高温下分解，释放出硅原子，这些硅原子沉积在硅片的二氧化硅薄膜上，形成多晶硅薄膜；通过精确控制温度、气体流量和压力，可以确保多晶硅薄膜的均匀性和所需的厚度；完成沉积后，硅片冷却并取出，此时硅片上形成了一层均匀的多晶硅薄膜。这一步骤对提高硅片的电性能和机械强度至关重要，同时为后续的超级背封加工提供了坚固的基底。
S105，对上述步骤形成的超级背封进行抛光加工。完成多晶硅薄膜的沉积后，硅片接受最终的抛光处理，这一步骤使用高精度的抛光设备和专用的抛光材料，旨在提高硅片表面的平滑度和光洁度；抛光过程中，可以调整压力、速度和使用的抛光液，以获得所需的表面质量；抛光完成后，硅片经过彻底清洗，以去除所有抛光过程中产生的残留物。
在本申请一些实施例中，如图2所示，所述超级背封的结构包括：二氧化硅背封层，所述二氧化硅背封层覆盖在所述硅片的边缘；多晶硅背封层，所述多晶硅背封层覆盖在所述二氧化硅背封层的外侧。二氧化硅背封层覆盖在硅片的边缘，通过APCVD工艺形成，这一层主要提供电绝缘性能，并保护硅片边缘。多晶硅背封层随后通过LPCVD工艺形成，覆盖在二氧化硅背封层的外侧，多晶硅层增加了硅片的机械强度并改善了电性能。这种结构设计有效提高了硅片的整体性能。
在本申请一些实施例中，所述硅片包括倒角面。倒角面通过特定的机械加工技术形成，用于减少硅片边缘的应力集中和机械损伤。在整个超级背封加工流程中，所述倒角面经历了精细的抛光处理，以确保在后续的APCVD和LPCVD工艺中能够顺利形成高质量的二氧化硅背封层和多晶硅背封层。
在本申请一些实施例中，所述对硅片进行边缘抛光加工包括：对所述硅片的倒角面进行抛光加工，得到光滑的倒角面。因为倒角面上的机械损伤残留是导致边缘滑移线生成的主要原因，这些滑移线不仅影响硅片的外观质量，而且在后续的CVD工艺中可能导致沉积薄膜表面粗糙，从而诱发更多的外延滑移线。通过对倒角面进行精细抛光处理，可以有效避免这些问题，保证CVD工艺中薄膜的高质量沉积，从而提高整体硅片的质量和性能。
下面结合具体应用实例对本申请实施例的超级背封加工方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
对照例1，常规流程：a.对硅片进行CP腐蚀加工；b.通过APCVD工艺对所述硅片进行加工；c.通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工；d.进行抛光加工。不引入边缘抛光处理，结果如图3所示，外延层边缘出现密集的边缘滑移线，并向面内延伸，硅片无法使用而报废，异常发生率100％，判定NG。
对照例2，实验流程：a.对硅片进行CP腐蚀加工；b.通过APCVD工艺对所述硅片进行加工；c.通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工；d.进行边缘抛光加工，结果如图4所示，二氧化硅和多晶硅薄膜被去除，倒角面光滑平整，未见机械伤残留；e.进行抛光加工。引入边缘抛光处理，但是在化学气相沉积加工后，外延滑移线现象消失，因抛掉了倒角面上的起背封作用的LTO膜，引起较严重的边缘自掺杂，器件端验证，器件良率下降超过5％，判定NG。
本申请实施例流程：a.对硅片进行CP腐蚀加工，如图5所示，可见机械伤残留；b.进行边缘抛光加工，如图6所示，倒角面光滑平整，无机械伤残留；c.通过APCVD工艺对所述硅片进行加工，如图7所述膜面光滑平整，无机械上残留；d.通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工，如图8所示，膜面光滑平整，无机械伤残留；e.进行抛光。引入边缘抛光处理，在化学气相沉积加工前，因薄膜沉积在光滑的倒角面上，薄膜也光滑，即解决了外延后边缘滑移线的问题，也解决了外延后边缘自掺杂问题，并提升器件良率，判定送样合格。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (4)
1.一种超级背封加工方法，其特征在于，所述方法包括：
第一步，对硅片进行CP腐蚀加工；
第二步，对硅片进行边缘抛光加工；
第三步，通过APCVD工艺对所述硅片进行加工，形成二氧化硅薄膜覆盖所述硅片的边缘；
第四步，通过LPCVD工艺对所述硅片进行加工，形成多晶硅薄膜覆盖所述二氧化硅薄膜；
第五步，对上述步骤形成的超级背封进行抛光加工。
2.根据权利要求1所述加工方法，其特征在于，所述超级背封的结构包括：
二氧化硅背封层，所述二氧化硅背封层覆盖在所述硅片的边缘；
多晶硅背封层，所述多晶硅背封层覆盖在所述二氧化硅背封层的外侧。
3.根据权利要求2所述加工方法，其特征在于，所述硅片包括倒角面。
4.根据权利要求3所述加工方法，其特征在于，所述对硅片进行边缘抛光加工包括：对所述硅片的倒角面进行抛光加工，得到光滑的倒角面。
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