酸蚀刻硅片工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种酸蚀刻硅片工艺。该工艺采取在酸循环槽与酸蚀刻槽之间进行溢流循环和对酸蚀刻槽进行补、排液的方式控制混合酸液浓度的动态平衡。采用本工艺可平衡混合酸液浓度来控制酸蚀刻硅片的粗糙度，可以加工粗糙度小而且稳定的硅片；同时可减少混合酸液的更换频次，由此可降低成本，提高生产效率。平稳酸蚀刻硅片表面粗糙度可以降低后续光刻加工时的能耗，也可以提高后续加工过程的自动化程度。从而满足市场对酸蚀刻硅片的高品质需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单晶硅片湿法化学蚀刻工艺，特别是涉及一种酸蚀刻硅片工艺。
技术介绍
从单晶硅棒到单晶硅圆片的过程中需要经过一系列机械加工和化学加工，其中切 片、磨片是比较重要的步骤。切片容易产生线痕或刀痕，表面损伤也不一致。经过磨片加工 以后，表面线痕被去除，表面损伤也趋于一致，总厚度变化(TTV-在厚度扫描或一系列点的 厚度测量中，所测硅片的最大厚度与最小厚度的绝对差值。)和平整度也得到改善。但是磨 片表面有一层机械加工形成的损伤层，且表面洁净度相对较差，表面容易吸附一些无机杂 质、有机杂质、研磨砂颗粒、金属离子等，对后续的产品性能有一定的影响。磨片通过化学蚀 刻以后，硅片表面的损伤层被去除，表面光洁度得到提高，硅片的机械性能和表面洁净度都 得到改善。 硅单晶片的化学蚀刻试剂有很多，包括酸、碱和各种盐类等，但由于高纯试剂和金 属离子沾污这个两个因素的限制，现在广泛采用HNOfHF蚀刻液和碱蚀刻液。碱蚀刻硅片 的工艺简单、易于操作，目前国内使用碱刻蚀的工艺较多。碱蚀刻过程是各向异性腐蚀、腐 蚀的速率慢、表面粗糙度相对较大，由于试剂纯度等原因，表面金属离子残存较多，表面复 合效应较大，因此，目前多数厂家更倾向于使用酸蚀刻硅片。 蚀刻硅片多用于抛光前的化学减薄，其目的将机械损伤层去除，使之变为更薄的 化学损伤层，然后再进行抛光加工，对大功率器件、电流控制器件、晶体管等器件的质量稳 定有重要意义。酸性蚀刻与碱性蚀刻相比，碱性蚀刻的粗糙度大，虽然酸性蚀刻硅片的粗糙 度小，但TTV会变大，而且不易控制，如果TTV大，影响后续的抛光片的参数，如何平衡粗糙 度与TTV的关系，改善酸蚀刻硅片的表面质量，以满足市场对酸蚀刻硅片的需求是科技人 员进行攻关的重要课题。
技术实现思路
鉴于上述存在的问题，本专利技术通过多次工艺试验和分析，终于探索出能够较好地 控制硅片的粗糙度的酸蚀刻硅片工艺。采取新工艺加工的硅片粗糙度小，而且粗糙度平稳， 粗糙度稳定的硅片可提高硅片后续加工过程中的光刻效率和自动化效率。从而满足了市场 对酸蚀刻硅片高品质的需求。 —种酸蚀刻硅片工艺，其特征在于，采取在酸循环槽与酸蚀刻槽之间进行溢流循 环和对酸蚀刻槽进行补、排液的方式控制混合酸液浓度的动态平衡。 本专利技术所产生的有益效果是采用本工艺可平衡混合酸液浓度来控制酸蚀刻硅片 的粗糙度，可以加工粗糙度小而且稳定的硅片；同时可减少混合酸液的更换频次，由此可降 低成本，提高生产效率。平稳酸蚀刻硅片表面粗糙度可以降低后续光刻加工时的能耗，也可 以提高后续加工过程的自动化程度。从而满足市场对酸蚀刻硅片的高品质需求。附图说明 图1是混合酸液温度、浓度动态平衡原理图并作为摘要附图； 图2是酸蚀刻硅片工艺流程图； 图3是实施例中抽测硅片粗糙度结果曲线。具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 酸蚀刻硅片工艺的具体步骤如下 (1)、采取在酸循环槽与酸蚀刻槽之间进行溢流循环和对酸蚀刻槽进行补、排液的 方式控制混合酸液浓度的动态平衡(参见图1)，同时保持混和酸液浓度的相对稳定，即减 少了更换酸液的频次。 本专利技术摸索出适合于批量生产用的保持混合酸液浓度相对稳定的补、排液方法， 建立了混合酸液浓度相对平衡的自动补、排液及定期手动补排液参数表。在实际加工过程 中，3、4、5、6英寸的硅片均可能会进行加工，而且会进行交叉加工，不同直径的硅片理论上 消耗的酸量和对混合酸液浓度的要求是不同的，如果将3英寸硅片定义为标准片，那么，4、 5、6英寸硅片可以按面积进行换算，折算成3寸标准片，通过理论计算和实际加工经验积 累，摸索出一套比较稳定的自动补、排液和定期手动补、排液方法，有效地控制混和酸液浓 度的变化，减少混合酸液的更换频次，降低成本，提高了生产效率。自动补、排液参数见表1 ; 定期手动补、排液参数见表2。 表1蚀刻过程中自动排、补混合酸液参数表 <table>table see original document page 4</column></row><table> 表2连续加工硅片时(去除30um)手动补、排混合酸液参数表 <table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table> 参见表l，在实际加工过程中，每腐蚀一筒硅片都要消耗一定量的混合酸液，因此， 混和酸液的浓度会相应降低，为了保证浓度的平衡，每加工一筒硅片，都要先排出一定量的 混合酸，然后再补入新的混合酸。由于混合酸液易挥发性及加工过程中工装的携带损失，补 入的量多于排出的量。腐蚀硅片的尺寸不同，消耗的混合酸量也不同，所以不同腐蚀不同尺 寸的硅片时，排出和补入的混合酸液量也不相同。此工艺设定好以后，可以通过设备自动实 现。 参见表2，虽然加工每筒硅片时也进行补液和排液，但由于混合酸的易挥发性及 反应过程中生成物的不断增加，混合酸液的浓度会发生变化，因此，除了每次加工时的自动 排、补混合液以外，还要定期的进行手动排液和补液。在实际加工过程中，因为加工的硅片 尺寸不同，将3寸硅片定义为标准片，4，5，6寸的硅片按照面积进行折算，通过理论计算和 实际加工经验积累，建立了表2的定期手动排、补液表。每次先排掉混合液，然后再补入相 应数量的混合液。同时，由于HF的极易挥发性，也要定期补充HF，例如，加工3寸硅片时， 当累计加工到950片时，排出10L混合液，然后补入10L混合液，继续进行加工时，当加工到 1900片左右时，排出IOL，补入10L混合液，依次类推，当加工到2750片时，排出20L，补入 20L混合液，依次类推，按照表2定期进行排液和补液操作，当加工至17100±50时，将混合 酸全部排掉，重新配入新的混合酸液。 因为在实际加工过程中，不同尺寸的硅片会交叉进行加工，因此，加工过程中，可 以将其它尺寸的硅片按面积折算成3寸标准片，定期进行排液、补液操作。例如加工完成 950片硅片后，排出10L酸液，补入IOL，这个时候，如果加工了 4寸硅片，当加工4寸硅片数 量累计到550片时，经过换算，累计加工标准片为1900±50片，这时可以进行第二次的排液 和补液操作，加工其它尺寸的硅片时，计算方法相同。 (2)、酸蚀刻硅片工艺所采用的混合酸液由以下各组分按重量百分比混合而成，分 别是氢氟酸5-10% ;硝酸30-40% ;醋酸15-25% ;纯水30%-40%。 本工艺所采用的酸蚀刻剂为HF(氢氟酸)、HN03(硝酸)、CH3COOH(醋酸)H20(纯 水)的混和酸液，三种化学品纯度均为分析纯，以上混和酸液对于N型、P型、重掺、不同电 阻率、不同晶向硅片均适用。 将HF、 HN03、 CH3COOH三种酸和H20按一定比例混合，混合顺序为醋酸、硝酸、氢氟 酸、水，混合酸液利用PVC棒(或PVDF棒)轻轻搅拌，混合均匀；将混合好的酸液通过酸泵 打入酸蚀刻设备的酸循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸蚀刻硅片工艺，其特征在于，采取在酸循环槽与酸蚀刻槽之间进行溢流循环和对酸蚀刻槽进行补、排液的方式控制混合酸液浓度的动态平衡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈浩平，由佰玲，张雪囡，李翔，靳立辉，吴凯方，吕莹，孙希凯，冯硕，许建虹，
申请(专利权)人：天津市环欧半导体材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]