超高平坦度硅片的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种超高平坦度硅片的生产工艺，所属硅片加工技术领域，如下操作步骤：第一步：进行切片加工硅片，并完成外圆倒角和磨片加工过程。第二步：将粗加工的硅片进行纯碱腐蚀。第三步：然后将硅片洗净，再采用的设备型号为KV

【技术实现步骤摘要】
超高平坦度硅片的生产工艺


[0001]本专利技术涉及硅片加工
，具体涉及一种超高平坦度硅片的生产工艺。

技术介绍

[0002]硅单晶抛光片的平坦度对器件端光刻工艺能否精准聚焦具有决定性的影响。在化学机械平坦化（CMP）制程中，来料硅片的平坦度欠佳也会造成研磨后膜层厚度不均甚至失效的可能。 目前8英寸CMOS器件的制程线宽已经达到90nm水平，根据ITRS Roadmap for Semiconductor（2006）, 对于90nm的器件制程，硅片的SFQR需要达到≤0.1μm的水准，这对8英寸单面抛光硅片的平坦度提出了严苛的要求。
[0003]硅单晶抛光片的生产流程主要包含以下步骤：单晶拉制
→
滚磨
→
线切
→
倒角
→
磨片
→
腐蚀
→
(DK)
→
（CVD）
→
抛光
→
清洗。其中腐蚀工序的作用是为了去除磨片造成的机械损伤层。硅片的腐蚀工艺主要有以下三种：（1）酸腐蚀（HF+HNO3+乙酸或磷酸）、（2）碱腐蚀（NaOH或KOH溶液）以及（3）混腐蚀（碱腐蚀
→
酸腐蚀或酸腐蚀
→
碱腐蚀）。不管采用哪种腐蚀工艺，腐蚀去除量需要达到30μm以确保前道损伤层能够去除干净。酸腐蚀工艺通常会造成硅片边缘塌陷，导致硅片在抛光后难以达到很高的局部平坦度。目前，8英寸超高平坦度硅片通常采用纯碱腐蚀或基于碱腐蚀的混腐蚀工艺，现在工艺上混腐蚀工艺中酸腐蚀步骤也会造成边缘塌陷，对于追求极致平坦度的硅片，纯碱腐蚀是最佳的选择。
[0004]采用纯碱腐蚀存在以下两点问题：（1）贴附滑片问题：8英寸硅片普遍采用有蜡抛光，在抛光前需要在硅片背面旋涂一薄层蜡膜，利用蜡膜的粘合作用将硅片贴附至氧化铝或碳化硅陶瓷板，然后再进行抛光。 碱腐蚀后，硅片表面具有晶体学特征的微观形貌（Etching Pit）（如图1）。采用纯碱腐蚀的硅片Etching Pit特征尺寸较大（约30-40μm），在旋转涂蜡时不能形成完整、连续的蜡膜，在贴附时硅片不能与陶瓷板很好的粘合，因此出现贴附滑片的现象。
[0005]（2）背面光泽度过高：采用纯碱腐蚀工艺，由于硅片表面特殊的微观形貌，硅片的光泽度远高于酸腐蚀工艺。在客户端，硅片会经历一系列的高温制程，而这些高温制程多采用辐射加热，过高的光泽度会导致加热效率低下，热预算升高。对于RTP（快速热处理）制程，若硅块不能快速的升温，会导致热处理不能达到预期的目的。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决现有技术中存在容易贴附滑片、平坦度差和质量稳定性低的不足，提供了一种超高平坦度硅片的生产工艺，其具有平坦度好和质量稳定性高的特点。降低硅片背面的微观起伏，解决了蜡膜涂覆不连续、贴附滑片的问题。同时由于多晶硅表面对光的无规散射，降低了硅片的背面光泽度。
[0007]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种超高平坦度硅片的生产工艺，包括如下操作步骤：第一步：进行切片加工硅片，并完成外圆倒角和磨片加工过程。
[0008]第二步：将粗加工的硅片进行纯碱腐蚀，腐蚀前洗净的药液槽设置为：先加一次SC1，再添加一次SC1，冷水溢流；腐蚀后洗净的药液槽设置为：1、添加SC1，2、进行冷水溢流，3、添加HF，4、添加HF，5、进行冷水溢流。碱腐蚀采用的碱液为质量浓度为30%～49%的NaOH溶液或30%～51%的KOH溶液，腐蚀反应的温度为：70℃～98℃，反应时间根据目标去除量进行设定。
[0009]第三步：然后将硅片洗净，再采用的设备型号为KV-J888进行多晶硅背封的工艺过程；硅片经过多晶硅背封后，硅片背面覆盖了一层多晶硅薄膜，晶体学特征不再明显，Etching Pit被细小的硅晶粒所填充，光滑的Etching Pit内壁被粗糙的多晶硅膜层所覆盖。
[0010]第四步：硅片进行边缘抛光，接着在硅片背面旋涂一薄层蜡膜，利用蜡膜的粘合作用将硅片贴附至氧化铝或碳化硅陶瓷板，然后再进行单面抛光。
[0011]第五步：单面抛光完成后，进行去蜡洗净及最终洗净。
[0012]作为优选，SC1配比为：NH4OH:H2O2:H2O=1:2:（5～20）,HF的浓度为：1%～5%mass。
[0013]作为优选，多晶硅背封工艺的沉积温度600℃～700℃，SiH4流量0.3～0.5L/min,压力不大于0.3Pa。
[0014]作为优选，在经过多晶硅背封后硅片背面的光泽度降低约40GU。
[0015]作为优选，Etching Pit多为内壁光滑的截顶倒金字塔形。
[0016]作为优选，纯碱腐蚀后，硅片背面的光泽度为106.2GU～108.7GU，在沉积多晶硅薄膜后的光泽度为65.2GU ～65.6GU。
[0017]本专利技术能够达到如下效果：本专利技术提供了一种超高平坦度硅片的生产工艺，与现有技术相比较，具有平坦度好和质量稳定性高的特点。降低硅片背面的微观起伏，解决了蜡膜涂覆不连续、贴附滑片的问题。同时由于多晶硅表面对光的无规散射，降低了硅片的背面光泽度。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的生产工艺流程图。
[0019]图2是本专利技术的纯碱腐蚀和多晶硅背封的工艺流程图。
具体实施方式
[0020]下面通过实施例，并结合附图，对专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0021]实施例：如图1和图2所示，一种超高平坦度硅片的生产工艺，包括如下操作步骤：第一步：进行切片加工硅片，并完成外圆倒角和磨片加工过程。
[0022]第二步：将粗加工的硅片进行纯碱腐蚀，腐蚀前洗净的药液槽设置为：先加一次SC1，再添加一次SC1，冷水溢流；腐蚀后洗净的药液槽设置为：1、添加SC1，2、进行冷水溢流，3、添加HF，4、添加HF，5、进行冷水溢流。SC1配比为：NH4OH:H2O2:H2O=1:2:10,HF的浓度为：1%～5%mass。
[0023]碱腐蚀采用的碱液为质量浓度为49%的NaOH溶液或51%的KOH溶液，腐蚀反应的温度为：85℃，反应时间为7分30秒。纯碱腐蚀后，硅片背面的光泽度为107.5GU，在沉积多晶硅薄膜后的光泽度为65.4GU。
[0024]第三步：然后将硅片洗净，再采用的设备型号为KV-J888进行多晶硅背封的工艺过程。多晶硅背封工艺的沉积温度630℃，SiH4流量0.4L/min,压力为0.2Pa。在经过多晶硅背封后硅片背面的光泽度降低约40GU。
[0025]硅片经过多晶硅背封后，硅片背面覆盖了一层多晶硅薄膜，晶体学特征不再明显，Etching Pit被细小的硅晶粒所填充，光滑的Etching Pit内壁被粗糙的多晶硅膜层所覆盖。Etching Pit多为内壁光滑的截顶倒金字塔形。
[0026]第四步：硅片进行边缘抛光，接着在硅片背面旋涂一薄层蜡膜，利用蜡膜的粘合作用将硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高平坦度硅片的生产工艺，其特征在于包括如下操作步骤：第一步：进行切片加工硅片，并完成外圆倒角和磨片加工过程；第二步：将粗加工的硅片进行纯碱腐蚀，腐蚀前洗净的药液槽设置为：先加一次SC1，再添加一次SC1，冷水溢流；腐蚀后洗净的药液槽设置为：1、添加SC1，2、进行冷水溢流，3、添加HF，4、添加HF，5、进行冷水溢流；碱腐蚀采用的碱液为质量浓度为30%～49%的NaOH溶液或30%～51%的KOH溶液，腐蚀反应的温度为：70℃～98℃，反应时间根据目标去除量进行设定；第三步：然后将硅片洗净，再采用的设备型号为KV-J888进行多晶硅背封的工艺过程；硅片经过多晶硅背封后，硅片背面覆盖了一层多晶硅薄膜，晶体学特征不再明显，Etching Pit被细小的硅晶粒所填充，光滑的Etching Pit内壁被粗糙的多晶硅膜层所覆盖；第四步：硅片进行边缘抛光，接着在硅片背面旋涂一薄层蜡膜，利用蜡膜的粘合作用将硅片贴附至氧化铝或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鸣，沈福林，张聪，高洪涛，
申请(专利权)人：杭州中欣晶圆半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：