本发明专利技术涉及一种IGBT用8英寸单晶硅片的酸腐蚀工艺。本工艺对单晶硅片进行酸腐蚀的酸腐蚀液包括浓度为49%HF、浓度为63%HNO3及浓度为96%CH3COOH，并以1：（1.8～4.3）：（1.0~5.8）的配比进行混合；酸腐蚀液温度为16～23℃；酸腐蚀液循环量为180～400L；在酸腐蚀一批单晶硅片之后，酸腐蚀液的排液量为2～5L，酸腐蚀液的补液量为1～4L。采用本工艺，可以稳定量产TTV增加值小于1.5μm，TIR增加值小于1.5μm，表面良好，去除量散差小于1μm的8英寸酸腐蚀硅片，产品合格率在98%以上，将满足市场IGBT器件对高品质8英寸单晶硅片的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单晶硅片的生产方法，特别是涉及一种IGBT用8英寸单晶硅片的酸腐蚀工艺。
技术介绍
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，尤其是IGBT (绝缘栅双极型晶体管)用外延片的原材料——娃抛光片，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英寸及以下，只有北京有个别企业能生产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；其余的大尺寸抛光片市场则完全被国外企业所占据。一般来讲，硅抛光片主要加工流程包括单晶生长一滚磨一切片一倒角一研磨一腐蚀一抛光一清洗一包装等。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使用在此道工序多选用碱腐蚀工艺。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+4HN03+6HF=H2SiF6+4N02丨+4H20，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；这主要是由于酸腐蚀过程是放热及自催化反应，腐蚀反应中产生的催化剂HNO2和反应热如果不能被及时“吹走”会加快局部的反应速率，造成去除量的差异。采用现有的工艺腐蚀8英寸硅片，由于硅片表面积较大，不同硅片和同一硅片不同位置的去除量差异更大，腐蚀后的技术指标的局限性更加突出，如8英寸重掺As硅片腐蚀前后TTV增加值在8 μ m左右，TIR增加值在4 μ m左右，同一回合腐蚀的硅片厚度散差较大，约为2. 5-3 μ m,不能满足客户要求；此外，某些硅片如晶向为<100>和重掺杂硅片，腐蚀后表面容易形成花或环状及条状表面形貌缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在问题，特别提供一种IGBT用8英寸单晶硅片的酸腐蚀工艺。该工艺通过利用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增加值小于1.5 μ m，IlR增加值小于1.5μπι的8英寸酸腐蚀硅片。本专利技术采取的技术方案是一种IGBT用8英寸单晶硅片的酸腐蚀工艺，其特征在于，对单晶硅片进行酸腐蚀的酸腐蚀液包括浓度为49%HF、浓度为63%HN03&浓度为 96%CH3C00H，并以1 (1.8 4. 3):(1. (Γ5. 8)的配比进行混合；酸腐蚀液温度为16 23°C; 酸腐蚀液循环量为180 400L ；在酸腐蚀一批单晶硅片之后，酸腐蚀液的排液量为2 5L， 酸腐蚀液的补液量为1 4L。在酸腐蚀单晶硅片时，单晶硅片在滚筒内的自转速度设为10 IOOrpm ；公转速度设为5 20rpmo在酸腐蚀单晶硅片时，氮气位置设置为50 150mm ；氮气流量设为100 300L/ min ；氮气压力设为80 3001 ；给氮气时间为Os 全程。本专利技术的优点及效果本专利技术利用特定比例的酸腐蚀液及设定工艺参数进行生产，能实现对的TTV较小表面良好的8英寸酸腐蚀硅片的稳定量产。其中酸腐机实现硅片在酸腐蚀槽中自转与公转动作，能及时稀释反应中产生的催化剂并扩散反应热，从而有效控制TTV等几何参数；根据不同规格的硅片选择不同比例的酸腐蚀液进行加工，其中对于重掺杂硅片选择富含HNO3的酸腐蚀液，能有效控制酸腐蚀片几何参数又能避免环状及条状表面形貌缺陷的出现；选择在一定位置向酸腐蚀液槽中吹一定流量、一定压力、一定时间的氮气，能有效防止酸腐蚀硅片的花片现象的产生；利用一定流量的循环酸腐蚀液的方式和排补液方式，可以有效缩小不同回合生产的酸腐蚀片去除量的散差。采用本工艺，可以稳定量产TTV增加值小于1. 5 μ m，TIR增加值小于1. 5 μ m，表面良好，去除量散差小于1 μ m的8 英寸酸腐蚀硅片，产品合格率在98%以上，将满足市场IGBT器件对高品质8英寸单晶硅片的需求。具体实施例方式本专利技术制备的腐蚀片材料厚度从300 μ m至1600 μ m,掺杂剂为As、P、Sb或B，晶向为 <100> 或 <111>，电阻率从 1(Γ4 至 104Ω. cm。实施例1 :8英寸掺P<111>晶向硅片，电阻率10(Γ250Ω. cm，腐蚀前硅片TTV<3， TIR<3,去除量要求去除60um/双面。酸腐蚀工艺步骤如下1)利用倒片机将清洗过的待腐蚀硅片从片篮中倒入滚筒中；2)选择配制酸腐蚀液比例为HF=HNO3 =CH3COOH=I :1. 8 :1. 0进行加工；3)设定酸腐蚀液温度为23°C；4)设定滚筒自转速率为50rpm，公转速率为IOrpm；5)设定酸腐蚀液循环量为400L；6)设置氮气位置为IOOmm；设定氮气流量为300L/min ；氮气压力为300Pa，给氮气时间为全程；7)设定排酸腐蚀液量为5L，补腐蚀液量为4L；8)将放置硅片的滚筒放入酸腐蚀机中，开始腐蚀；9)腐蚀结束后，将腐蚀后的硅片从滚筒倒入片蓝中；将装有硅片的片蓝超声清洗后进行甩干；10)将甩干后的酸腐蚀硅片进行自检，之后送验。技术效果检测采用上述酸腐蚀工艺生产31 片，厚度散差为0.62 μ m。化腐后硅片TTV<4. 5，TIR<4. 5，经表面良好的检验标准进行检验，合格3113片，合格率为99. 58%。 该结果表明，本工艺能实现对高品质8英寸硅片的量产。实施例2 :8英寸掺B<100>晶向硅片，电阻率>2500Ω. cm，腐蚀前硅片TTV<5， TIR<5，去除量要求去除30um/双面。酸腐蚀工艺步骤如下1)利用倒片机将清洗过的待腐蚀硅片从片篮中倒入滚筒中；2)选择配制酸腐蚀液比例为HF=HNO3 =CH3COOH=I :1. 8 :1. 0进行加工；3)设定酸腐蚀液温度为23°C；4)设定滚筒自转速率为25rpm，公转速率为7rpm；5)设定酸腐蚀液循环量为180L；6)设置氮气位置为50mm；设定氮气流量为300L/min ；氮气压力为300Pa，给氮气时间为0 ；7)设定排酸腐蚀液量为4.5L，补腐蚀液量为3. 5L ；8)将放置硅片的滚筒放入酸腐蚀机中，开始腐蚀；9)腐蚀结束后，将腐蚀后的硅片从滚筒倒入片蓝中；将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗翀，由佰玲，刘建伟，谭启龙，
申请(专利权)人：天津中环领先材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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