CN109872941A - 一种硅片的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅片的处理方法，包括以下步骤：取一硅片进行氧化处理，以在所述硅片表面形成氧化膜；对所述硅片进行低温加热处理，使所述硅片内部的金属离子扩散至所述硅片表面的氧化膜中；去除所述硅片表面的氧化膜；清洁所述硅片。通过对所述硅片进行氧化处理形成氧化膜，氧化膜有吸附金属离子的功能；对所述硅片进行低温加热处理，使所述金属离子向所述硅片表面扩散，所述金属离子会附着在所述氧化膜上，以去除所述硅片内部的金属离子；通过酸性腐蚀溶液等腐蚀所述硅片表面，可以腐蚀掉所述硅片表面的氧化膜和附着在氧化膜上的金属离子，达到去除所述硅片中金属离子的目的，使所述硅片中金属离子去除的更有效。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造设备技术领域，尤其是一种硅片的处理方法。
背景技术
在硅片处理过程中，很多情况都会导致硅片中含有杂质，例如硅片的材料本身含有金属杂质，或者是硅片在加工过程中混入金属杂质等，随着半导体线宽的缩小，以及IC元件对暗电流的要求日益严格，要求硅片内部的金属杂质浓度越低越好。
硅片中的金属杂质来源类型较多，而且需要硅片中金属杂质达到一定比例以下，从来源减少硅片中金属杂质会变得比较困难。现有技术中减少硅片中金属杂质的方法一般仅仅是去除了硅片表面的金属杂质，由于硅片内部杂质不易浮出表面，因此还是存在少数金属杂质遗留在硅片内部中，影响硅片使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片的处理方法，以解决现有技术中硅片内金属杂质较多的问题。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种硅片的处理方法，所述硅片的处理方法包括以下几个步骤：
取一硅片进行氧化处理，以在所述硅片表面形成氧化膜；
对所述硅片进行低温加热处理，使所述硅片内部的金属离子扩散至所述硅片表面的氧化膜中；
去除所述硅片表面的氧化膜；
清洁所述硅片。
可选的，在所述硅片的处理方法中，对所述硅片的氧化处理包括：将所述硅片置于700℃至1000℃的环境中，注入纯氧或混合氧进行氧化，氧化时长为10分钟至1个小时。
可选的，对所述硅片进行低温加热处理包括：将氧化处理后的所述硅片置于200℃至300℃加热的平台上，时间为2至3个小时，使所述硅片中的金属离子在低温加热后扩散至所述硅片表面的氧化膜中。
可选的，在对所述硅片低温加热使所述金属离子扩散的过程中，同时对所述硅片进行微波辐射。
可选的，在所述硅片的处理方法中，在去除所述硅片表面的氧化膜之前，所述硅片在常温中冷却半个小时以上，以使所述金属离子固定在所述氧化膜上。
可选的，在所述硅片的处理方法中，利用酸性溶液对所述硅片表面的氧化膜进行腐蚀以去除所述硅片表面的氧化膜。
可选的，在所述硅片的处理方法中，在所述酸性溶液对所述硅片表面的氧化膜腐蚀过程中，同时注入酸性蒸汽对所述硅片进行腐蚀。
可选的，在所述硅片的处理方法中，采用硅片专用的清洗药液清洗所述硅片。
在本发明提供的硅片的处理方法中，对所述硅片进行氧化处理，以使所述硅片的表面被氧化而形成一层氧化膜，氧化膜有吸附金属离子的功能，经过对所述硅片进行低温加热处理，能够使所述硅片内部的金属离子都向表面扩散，从而使所述硅片表面以及内部的金属杂质都吸附在所述氧化膜中，从而去除所述硅片表面的氧化膜时能够很好的清除所述硅片内部的金属杂质，在硅片的纯度方面提高了所述硅片的质量，使之减少对电流等的影响，在使用方面起到重大作用。
附图说明
图1为本发明实施例的硅片处理方法的流程图；
图2为本发明实施例的硅片示意图；
其中，21—硅片；22—氧化膜。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供了一种硅片的处理方法，所述硅片的处理方法包括以下几个步骤：
取一硅片进行氧化处理，以在所述硅片表面形成氧化膜；
对所述硅片进行低温加热处理，使所述硅片内部的金属离子扩散至所述硅片表面的氧化膜中；
去除所述硅片表面的氧化膜；
清洁所述硅片。
在本申请实施例中，需要去除金属杂质的硅片主要包括已经初步完成制造的硅片，即经过了拉晶、切割等，现有技术中，通常以此硅片作为衬底，制作后续的半导体器件。但是在所述硅片内部含有少量的金属离子，是所述硅片中的杂质，金属杂质会影响所述硅片的使用等，因此本发明通过去除此类硅片中的杂质，使所述硅片在使用过程中减少对电流等的影响。
具体的，请参考附图1和附图2，其中，附图1为本发明实施例的硅片处理方法的流程图；附图2为本发明实施例的硅片示意图。
如图1和图2所示，首先，执行步骤S01，取一硅片21进行氧化处理，以形成一层氧化膜22；具体的，将所述硅片21置于700℃至1000℃的环境中，注入纯氧或混合氧进行氧化，氧化时长为10分钟至1个小时。
在本发明实施例中，在700℃至1000℃的高温下对所述硅片21进行氧化为最佳，由此，可以避免氧化膜22表面产生颗粒、氧化膜22应力增高、氧化膜22不均匀等问题。进一步的，氧化过程可以在纯氧中进行，也可以在含有氢气的混合氧气中进行，纯氧气中氧化速率相对较高，混合氧气中氧化速率相对较低。较佳的，混合气体中仅氧气和两种以下的其他气体，例如仅包括氧气和氢气。
通常的，硅片21的氧化过程中：氧化膜22厚度将根据氧化时间的增加而变厚，在氧化时长超过1个小时之后，会增加对所述硅片21的损耗，形成的氧化膜22也会加厚，影响后续腐蚀过程。因此，优选的，氧化时长为10分钟到1个小时。例如，氧化时长可以为10分钟、15分钟、30分钟或者45分钟等，以在所述硅片21表面形成一层薄氧化层。
请继续参阅附图2中，所述硅片21上的氧化膜22通过热生长的方法产生，在高温的环境下，通过外部供给氧气与所述硅片21反应，可以在所述硅片21上得到一层热生长的氧化层。由于所述硅片21表面平整，使得在所述硅片21上生长的氧化膜22主要为层状结构，因此这些层状结构附着在所述硅片21的表面。
接着执行步骤S02，对所述硅片21进行低温加热处理。在本申请实施例中，低温处理过程是将氧化处理后的所述硅片21置于200℃至300℃的加热平台上，时间为2至3个小时，使所述硅片21中的金属离子从所述硅片内部向所述硅片表面扩散。相比氧化过程时的700℃至1000℃，目前为200℃至300℃，在对所述硅片21进行降温的过程中，所述低温加热平台对所述硅片21进行加热，所述硅片21底面接触加热平台，所述硅片21底面的温度高于所述硅片21的顶面的温度，使所述金属离子向所述硅片21的顶层表面移动，所述金属离子包括所述硅片21中表面和内部的所有金属离子，低温加热时间长优选为2到3个小时，目的是为了充分的让金属离子向外扩散，让全部的金属离子有充分时间向外扩散。
接着，同时对正在低温加热的硅片21表面进行微波辐射。
具体的，对于P型半导体，半导体内同时有铁离子和硼离子的情况下，很容易形成铁—硼键，影响铁离子的扩散。低温加热处理过程中，目的是让所述硅片21内部金属杂质扩散至所述硅片21表面，而形成的铁—硼键会影响铁离子的扩散，使所述硅片21中金属杂质不能很好的清除。
优选的，本发明中选择使用微波辐射的方式辐射所述硅片21表面，使可能已经形成的铁—硼键断开，铁—硼键断开之后铁离子会继续和其他金属离子一起向所述硅片21表面扩散，不影响去除所述金属离子的过程；本发明中用微波辐射的时间就是在200℃至300℃低温加热这一段时间内，可以是持续性的辐射，也可以是间歇性的辐射。
进一步的，如果实验过程中没有所述P型半导体硅片21，只有N型半导体硅片21，就可以省略用微波辐射这个步骤。
在去除所述硅片21表面的氧化膜22之前，执行步骤S03，使所述硅片21在常温(例如室温25℃)中冷却半个小时以上，以使所述金属离子逐渐固定在所述氧化膜22上。在本步骤中，通过使所述硅片21在常温中冷却半个小时以上，所述硅片21逐渐冷却的过程中，使移动扩散到所述硅片21表面氧化膜22上的金属离子逐渐不再移动，慢慢的固定在所述氧化膜22上。
进一步的，冷却这半个多小时可以避免所述金属离子向所述硅片21内部移动，使所述硅片21内部的所述金属离子去除的更加彻底。
进一步的，所述氧化膜22是由所述硅片21表面的硅与氧气在高温作用下氧化形成的；所述氧化膜22可以起到保护和隔离所述硅片21作用，使所述硅片21不被空气污染，所述氧化膜22也具有吸附作用；在本发明中，利用所述氧化膜22的吸附作用，所述氧化膜22对所述硅片21中的金属杂质有很强的吸收能力，通过氧化膜22的吸附力，便可以把所述硅片21中的金属杂质吸附在所述氧化膜22上，将所述硅片21中的金属杂质从所述硅片21中取出。
步骤S04的主要目的是为了去除所述硅片21表面的氧化膜22，本发明中去除所述硅片21表面的氧化膜22的方法可以是通过酸性溶液和酸性气体腐蚀氧化膜22，同时腐蚀掉吸附在所述氧化膜22上的金属杂质。
优选的，所述酸性溶液可以为氢氟酸溶液，所述氢氟酸具有极强的腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的氧化物。本发明中利用所述氢氟酸溶液腐蚀所述硅片21表面的氧化膜22以及所述氧化膜22上的金属杂质，将所述氧化膜22和所述氧化膜22上的金属杂质一并去除。
进一步的，在所述硅片21表面的氧化膜22去除过程中，在所述氢氟酸溶液对所述硅片21表面的氧化膜22腐蚀的同时注入氢氟酸蒸汽对所述氧化膜22进行进一步的腐蚀，使所述硅片21表面的氧化膜22腐蚀彻底。由于氢氟酸溶液腐蚀了所述硅片21表面的氧化膜22以及所述氧化膜22上的金属杂质，导致所述硅片21表面不是特别平整，溶液不能完全接触到，进一步采用氢氟酸蒸汽是利用气体分子间距大，体积很小，流动性很大的特点，使氢氟酸蒸汽更广的接触到所述硅片21表面，腐蚀所述氧化膜22范围更广，更彻底，使所述硅片21表面的氧化膜22和所述金属杂质可以彻底去除。
接着，执行步骤S05，采用硅片21专用的清洗药液清洗所述硅片21。在经过酸性溶液和酸性蒸汽腐蚀之后，所述硅片21残留有不少的酸性分子，影响所述硅片21的清洁度，因此本步骤通过专用清洗药液清洗所述硅片21后，使所述硅片21表面恢复干净清洁，不含杂质的状态。
综上，对所述硅片进行氧化处理，在所述硅片的表面被氧化之后，形成一层氧化膜附在所述硅片表面，氧化膜有吸附金属离子的功能，经过对所述硅片进行低温加热处理，使所述硅片内部的金属离子都向表面扩散，从而使所述硅片表面以及内部的金属杂质都吸附在所述氧化膜中，从而能很好的清除所述硅片内部的金属杂质，在硅片的纯度方面提高了所述硅片的质量，使之减少对电流等的影响，在使用方面起到重大作用。
本发明中采用微波辐射的方式辐射所述硅片表面，使已经形成的铁—硼键断开，铁—硼键断开之后铁离子会继续向所述硅片表面扩散，使去除所述硅片中金属离子的过程更加有效。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种硅片的处理方法，其特征在于，所述硅片的处理方法包括以下步骤：
取一硅片进行氧化处理，以在所述硅片表面形成氧化膜；
对所述硅片进行低温加热处理，使所述硅片内部的金属离子扩散至所述硅片表面的氧化膜中；
去除所述硅片表面的氧化膜；
清洁所述硅片。
2.如权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，对所述硅片的氧化处理包括：将所述硅片置于700℃至1000℃的环境中，注入纯氧或混合氧进行氧化，氧化时长为10分钟至1个小时。
3.如权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，对所述硅片进行低温加热处理包括：将氧化处理后的所述硅片置于200℃至300℃加热的平台上，时间为2至3个小时，使所述硅片中的金属离子在低温加热后扩散至所述硅片表面的氧化膜中。
4.如权利要求3所述的硅片的处理方法，其特征在于，在对所述硅片低温加热使所述金属离子扩散的过程中，同时对所述硅片进行微波辐射。
5.如权利要求4所述的硅片的处理方法，其特征在于，在去除所述硅片表面的氧化膜之前，所述硅片在常温中冷却半个小时以上，以使所述金属离子固定在所述氧化膜上。
6.如权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，利用酸性溶液对所述硅片表面的氧化膜进行腐蚀以去除所述硅片表面的氧化膜。
7.如权利要求6所述的硅片的处理方法，其特征在于，在所述酸性溶液对所述硅片表面的氧化膜腐蚀过程中，同时注入酸性蒸汽对所述硅片进行腐蚀。
8.如权利要求1所述的硅片的处理方法，其特征在于，采用硅片专用的清洗药液清洗所述硅片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190611 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |