CN105448819B - 一种避免硅片引线孔发白的结构及工艺处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种避免硅片引线孔发白的结构及工艺处理方法，硅片蒸发处理工艺前，降低硅片上引线孔表面结构与氧化层之间的差异。采用本发明避免硅片引线孔发白的结构及工艺处理方法，可以减少甚至完全避免引线孔发白现象的出现，使硅片表面没有明显色差，避免了后续工艺中设备识别硅片时因色差导致的判断处理错误，提高了硅片封装良率。
Description
技术领域
本发明涉及一种避免硅片引线孔发白的结构及工艺处理方法，尤其涉及一种三极管硅片引线孔发白的工艺处理方法。
背景技术
在三极管的制造过程中，经常会出现一种现象，即硅片的金属层在不同的区域(即在N型掺杂区、P型掺杂区以及氧化层表面)显示的金属色泽有明显差异，称之为引线孔发白。由于引线孔发白现象的出现，使得硅片表面存在严重的色差，在进行后续的工艺处理如打线的过程中，会导致设备识别出现严重判断错误的问题，从而导致打线中断或者误操作，严重影响了三极管硅片封装良率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种硅片引线孔发白的工艺处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种避免硅片引线孔发白的工艺处理方法，其特征是，硅片蒸发处理工艺前，降低硅片上引线孔表面结构与氧化层之间的差异。
在硅片蒸发处理工艺前，在引线孔表面形成一层氧化层。
硅片在清洗工艺时，在引线孔表面形成一层氧化层。
清洗硅征时，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀释的氢氟酸的水溶液，氢氟酸HF与水的配比为1:20；
再采用SH液或者SC -1液生成氧化层；
SH液：是硫酸与双氧水H2O2的混合溶液，配比为4:1；
SC-1：是氨水、双氧水和水的混合液，NH3H2O:H2O2:H2O的配比为1:1:5。
通过降低蒸发台腔室内的真空度改变引线孔处硅接触层表面结构。
对硅片进行蒸发处理工艺时，装载晶圆后，对蒸发台腔室内抽真空的真空度不超过5E-6 Torr。
对蒸发台腔室内抽真空后，对腔室加热后，再次抽真空的真空度不超过2E-6Torr。
一种避免硅片引线孔发白的结构，其特征是，在硅片掺杂区表面生成一氧化层，阻挡金属与裸硅片掺杂区的直接接触。
在金属与重掺杂的裸硅片的接触界面，增加氧化层作为缓冲层。
所述氧化层为去除裸硅片表面的自然氧化层后由氧化剂氧化生成的缓冲层。所述缓冲层由硫酸与双氧水H2O2的混合溶液氧化生成。
氢氟酸的水溶液对硅片表面在空气中裸露形成的自然氧化层进行去除（该层自然氧化层对器件有害），再由硫酸与双氧水H2O2的混合溶液在清洗过程中对硅片表面进行微氧化，从而形成金属与重掺杂裸硅表面接触中的缓冲层。
本发明所达到的有益效果：
采用本发明的硅片引线孔发白的工艺处理方法，可以减少甚至完全避免引线孔发白现象的出现，使硅片表面没有明显色差，避免了后续工艺中设备识别硅片时因色差导致的判断处理错误，提高了硅片封装良率。
附图说明
图1为引线孔发白的结构表象；
图2为减少引线孔发白的一实施例。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例中针对于三极管在制造过程中，出现的硅片引线孔发白现象，进行了大量的试验和探索研究。下面仅给出部分试验的探索过程：
一、初步试验：
1个批次的晶圆分在两个不同型号的蒸发台上采用相同的工艺，S778设备不会出现引线孔发白现象，S779设备则会出现引线孔发白。针对于此，分别对两台设备在工艺参数淀积速率、温度、行星架转速、真空等方面进行调整，发现这些工艺参数的变化调整均对引线孔发白现象没有明显影响和变化。
于是从设备方面寻找途径。做了以下试验：
更换试验中使用的设备配件，其中包括了：电子枪灯丝、行星架、挡板等，发现这些设备配件的变化调整对引线孔发白现象也没有明显影响和变化。
二、分析研究
后续多次采用S778设备台子进行三极管硅片的制造，其中，蒸发工艺采用的工艺方案为：晶圆（即硅片）清洗后放置于蒸发台的腔室中，抽真空→抽真空至5E-7托（Torr） →对腔室加热→保证腔室150摄氏度→抽真空至1E-6 Torr→开始对晶圆蒸发，也陆续发现了许多引线孔发白的芯片。
由于硅表面与氧化层表面的问题？
参照其他L770设备的蒸发台加热方式（L770设备在高阀打开的瞬间就开始了对腔室的加热），制定采用S778设备的进行三极管制造蒸发工艺的改进方案为：
装载晶圆后，对蒸发台腔室抽真空→抽真空至5E-6 Torr→对腔室加热→保证腔室为150摄氏度→抽真空至2E-6Torr→开始对晶圆进行蒸发。
通过使用该改进方案，在所跟踪的7个工作日中出现引线孔发白的现象已经远远小于之前出现的比例（但还是不能杜绝）。
三、推测原因
该现象的最可能原因分析：
氧化层Oxide：属于玻璃体结构；
单晶EPI ：属于晶体结构，长程有序。
三极管硅片的发射极E、基极B区域是EPI后重掺的结果，存在晶体结构，但是也可能在EPI后的不断的掺杂、热过程、刻蚀etch等后，使得晶体表面发生变化，晶体结构被破坏，变成短程有序或者无序排列。或者也可能结构保持不变。
从而推测出了引线孔发白现象的产生原因，是由于引线孔1的表面结构异于氧化层Oxide的表面结构产生了引线孔发白现象，如图1所示。
四、采取措施
由此可以分析得出，引线孔发白现象是金属层与重掺硅（晶体）接触的正常形态。
当蒸发设备真空度不高、不好时，蒸发过程中Al原子进行硅片表面淀积排列，由于较差的真空度导致Si晶体表面被氧化或者其他杂质淀积到硅片的硅接触层，使得其表面接近于氧化层的表面结构，淀积出来的硅片表面就趋于一致。当蒸发设备真空度很好时，Al原子顺利到达硅片表面且Si晶体表面没有发生任何变化，则出现了引线孔发白的现象。
根据上述理论分析：消除（或减少）引线孔发白的主要措施是改善Al-硅接触层表面。
具体措施有：
1、降低蒸发设备真空，使用该方案并不能完全消除引线孔发白，只能降低引线孔发白的比例；另外，该方案虽然可以在一定程度上抑制孔发白，但是真空度较低会使得硅片表面有可能被污染。
2、在蒸发前给引线孔1表面形成一层薄氧化层2，如图2所示，目的是使得Si表面与氧化层表面一致，具体方案是：
将蒸发工序的清洗工艺更改为： HF溶液+SH液（或者SC -1液）。这样生成的自然氧化层,以达到改善铝与硅接触层的表面。
HF：稀释的氢氟酸的水溶液，一般HF与H2O的配比为1:20；
SH液：是硫酸与双氧水H2O2的混合溶液，配比为4:1；
SC-1：是氨水、双氧水和水的混合液，NH3H2O:H2O2:H2O的配比为1:1:5）。
通过更改清洗条件杜绝引线孔发白出现的几率，而且经多次试验测试，更改清洗条件不会对芯片的接触（电参数）产生影响，产品参数正常。
五、实验验证
为了验证推测原理和分析的正确性，又进行了多次试验对比，以下仅列出一次试验对比:
| 清洗方式（SC-1液+HF溶液） | 清洗方式（HF溶液+SC-1液） | |
| 批次 | 片号 | 片号 |
| 57597TB | 1；2；3 | 该批剩余的22片 |
| 57357PB | 1；2；3 | 该批剩余的22片 |
| 57233PB | 1；2；3 | 该批剩余的22片 |
| 56151SB | 3；5；6 | 该批剩余的22片 |
使用S778设备进行金属的淀积，每批次/炉来进行蒸发，
在进行蒸发完毕后，对上述4个批次进行全检，有以下现象：
可以看出：只有使用清洗方式（SC-1液+HF溶液）的硅片蒸发后才出现了引线孔发白现象，而清洗方式（HF溶液+SC-1液）的没有出现一片出现引线孔发白的现象。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种避免硅片引线孔发白的工艺处理方法，其特征是，硅片蒸发处理工艺前，降低硅片上引线孔表面结构与氧化层之间的差异；
在硅片蒸发处理工艺前或清洗工艺时，在引线孔表面形成一层氧化层；
清洗硅片时，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀释的氢氟酸的水溶液，氢氟酸HF与水的配比为1:20；
再采用SH液或者SC -1液生成氧化层；
SH液：是硫酸与双氧水H2O2的混合溶液，配比为4:1；
SC-1：是氨水、双氧水和水的混合液，NH3H2O:H2O2:H2O的配比为1:1:5。
2.根据权利要求1所述的避免硅片引线孔发白的工艺处理方法，其特征是，通过降低蒸发台腔室内的真空度改变引线孔处硅接触层表面结构。
3.根据权利要求1所述的避免硅片引线孔发白的工艺处理方法，其特征是，对硅片进行蒸发处理工艺时，装载晶圆后，对蒸发台腔室内抽真空的真空度不超过5E-6 Torr。
4.根据权利要求3所述的避免硅片引线孔发白的工艺处理方法，其特征是，对蒸发台腔室内抽真空后，对腔室加热后，再次抽真空的真空度不超过2E-6 Torr。
5.一种避免硅片引线孔发白的结构，其特征是，在硅片掺杂区表面生成一氧化层，阻挡金属与硅片掺杂区的直接接触；
在硅片蒸发处理工艺前或清洗工艺时，在引线孔表面形成一层氧化层；
清洗硅片时，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀释的氢氟酸的水溶液，氢氟酸HF与水的配比为1:20；
再采用SH液或者SC -1液生成氧化层；
SH液：是硫酸与双氧水H2O2的混合溶液，配比为4:1；
SC-1：是氨水、双氧水和水的混合液，NH3H2O:H2O2:H2O的配比为1:1:5。
6.根据权利要求5所述的避免硅片引线孔发白的结构，其特征是，在金属与重掺杂的裸硅片的接触界面，设置所述氧化层作为缓冲层。
7.根据权利要求6所述的避免硅片引线孔发白的结构，其特征是，所述氧化层为去除裸硅片表面的自然氧化层后由氧化剂氧化生成的缓冲层。
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