CN102021659A - 8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺。本工艺根据硅片规格配制酸腐蚀液和设定酸腐蚀液温度、腐蚀时间、酸腐蚀液循环量及排、补酸腐蚀液量，酸腐蚀液是由氢氟酸、硝酸、醋酸进行混合的溶液，各组分所占的重量百分比为：氢氟酸9%-26%；硝酸39%-48%；醋酸26%-52%。采取本工艺，可以稳定量产TTV和TIR增加值均小于1.5μm，表面良好，去除量散差小于1μm的8英寸酸腐蚀硅片，产品合格率高达98%以上。从而可满足市场对8英寸单晶硅片的高品质需求，并将在市场中占据有利位置。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅片的生产方法，特别是涉及一种8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺。
背景技术
众所周知，硅片的直径越大，每片硅片所能集成的半导体器件就越多，其成本就越低，所以作为大规模集成电路和半导体分立器件用外延片的原材料——硅抛光片，也有向大尺寸发展的趋势。目前国际抛光硅片市场上8英寸抛光片占主流地位，约为40—50%。但目前为止，国内大多数企业生产的硅抛光片都是6英寸以下，虽然有个别企业能生产8英寸及以上尺寸的抛光片，但其产能和质量远远不能达到稳定量产的规模。
硅抛光片主要加工流程一般包括单晶生长→滚磨→切片→倒角→研磨→腐蚀→抛光→清洗→包装等。其中腐蚀是重要的生产工序，它的作用是除去硅单晶片经过切片、研磨等机械加工后，其表面因机械加工产生的应力而形成有一定深度的机械应力损伤层。通常的方法是采用一定浓度和一定温度下的酸腐蚀液或碱腐蚀液与硅晶片发生化学反应，从而达到去除损伤层的目的。目前国内抛光片生产厂商多选用碱腐蚀工艺。碱腐蚀工艺简单，但其腐蚀的速率较慢，产能不如酸腐工艺；而且，其腐蚀后的硅晶片表面粗糙，容易吸附杂质；另外，更重要的是，碱液所带来的金属离子在腐蚀后不可避免的会残留在硅晶片表面，并向其晶格内扩散，严重影响寿命等参数指标。而酸腐工艺利用酸腐蚀液(HF、HNO3和CH3COOH的混合溶液)与硅片表层发生化学反应：Si+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO2↑+4H2O。由于腐蚀速率较快，腐蚀后的硅晶片粗糙度和光泽度都较高，又含有较少的金属污染，因此，目前市场更青睐酸腐蚀工序生产的抛光片。由此可见，如果能采用酸腐蚀工艺制备8英寸硅抛光片，将在市场中占据有利位置。
但遗憾的是，目前国内的酸腐蚀工艺存在着局限性，表现为腐蚀后的硅片表面几何参数如TTV（总厚度变化）、TIR（平整度）等较难控制；而且不同回合腐蚀的硅片去除量往往不同，甚至同一回合腐蚀后的硅片厚度相差也很大，因此造成硅片腐蚀后厚度散差较大；采用现有的工艺腐蚀8英寸轻掺单晶硅片，腐蚀后的技术指标的局限性更加突出，不能满足客户要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种针对8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺。该方法利用8英寸酸腐蚀机及特定比例的酸腐蚀液进行生产，并优化了工艺参数和排补液方式，可以稳定生产出表面良好，TTV和TIR增加值均小于1.5μm的8英寸轻掺酸腐蚀硅片。
本发明所采取的技术方案是：一种8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺，其特征在于： 根据硅片规格配制酸腐蚀液和设定腐蚀液温度、腐蚀时间、酸腐蚀液循环量及排、补酸腐蚀液量，所述酸腐蚀液是由氢氟酸、硝酸、醋酸进行混合的溶液，各组分所占的重量百分比为：氢氟酸9%-26%；硝酸39%-48%；醋酸26%-52%。 设定酸腐蚀液温度为16～23℃；腐蚀时间为40-50s。设定酸腐蚀液循环量为180～400L/min。每腐蚀400-600片后，排酸腐蚀液量为2～5L；补腐蚀液量为1～4L。
本发明所产生的有益效果是：采取本工艺，可以稳定量产TTV和TIR增加值均小于1.5μm，表面良好，去除量散差小于1μm的8英寸酸腐蚀硅片，产品合格率高达98%以上。从而可满足市场对8英寸单晶硅片的高品质需求，并将在市场中占据有利位置。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀关键工艺如下：
1）选择一定比例的酸腐蚀液进行加工；
2）选择一定温度及腐蚀时间进行加工；
3）在酸腐蚀过程中，利用一定流量的循环酸腐蚀液的方式将产生的反应热迅速带走来维持反应温度的稳定，从而保证腐蚀速率的相对稳定；
4）在每回合腐蚀结束后，需排一定量的酸腐蚀液和补充一定量的新酸腐蚀液，以维持酸腐蚀成分的动态平衡，从而保持混酸浓度及比例的相对稳定，从而有效缩小不同回合生产的酸腐蚀片去除量的散差。
实施例：8英寸厚度为785μm，电阻率100~250Ω.㎝，腐蚀前硅片TTV<3μm，TIR<3μm，去除量要求去除60μm/双面。具体酸腐蚀工艺步骤如下：
1）将待腐蚀硅片从片篮放入酸腐机中；
2）根据硅片的产品规格，配制酸腐蚀液，酸腐蚀液各组分所占的重量百分比为：氢氟酸18%；硝酸42%；醋酸40%；
3）根据硅片的产品规格，设置酸腐蚀液温度为20℃，腐蚀时间为45s；
4）根据硅片的产品规格，设置酸腐蚀液循环量为350L/min；
5）每加工500片硅片，设置排酸腐蚀液量为4L，补腐蚀液量为3L；
6）将硅片放入酸腐蚀机中开始腐蚀；
7）腐蚀结束后，将腐蚀后的硅片放入片蓝中。
技术效果检测：采用上述酸腐蚀工艺生产3126片，以酸腐蚀后硅片TTV<4.5μm，TIR<4.5μm，表面良好的检验标准进行检验，合格3113片，合格率为99.58%。通过该检测结果表明：采取酸腐蚀工艺能有效控制几何参数及厚度散差；通过一定量的排补液，可以有效控制硅片几何参数；该发明能实现对高品质8英寸轻掺单晶硅片的量产。
Claims (4)
1.一种8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺，其特征在于： 根据硅片规格配制酸腐蚀液和设定腐蚀液温度、腐蚀时间、酸腐蚀液循环量及排、补酸腐蚀液量，所述酸腐蚀液是由氢氟酸、硝酸、醋酸进行混合的溶液，各组分所占的重量百分比为：氢氟酸9%-26%；硝酸39%-48%；醋酸26%-52%。
2. 根据权利要求1所述的8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺，其特征在于：设定酸腐蚀液温度为16～23℃；腐蚀时间为40-50s。
3.根据权利要求1所述的8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺，其特征在于：设定酸腐蚀液循环量为180～400L/min。
4.根据权利要求1所述的8英寸轻掺单晶硅片的酸腐蚀工艺，其特征在于：每腐蚀400-600片后，排酸腐蚀液量为2～5L；补腐蚀液量为1～4L。
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