一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法技術

本發明專利技術涉及一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法，其步驟如下：1、配制低溫HF腐蝕液：先將HF與DIW按照質量配比為HF：DIW=1:0.9至1:2.5混合成HF腐蝕液，然后倒入滾輪式去邊機的酸槽內；再放入質量相當于DIW三倍的DIW冰塊，攪拌均勻并靜置25-30分鐘，其溫度控制在6±0.7℃；2、將裝有硅晶圓片的片架裝入滾輪式去邊機上；3、去除處理結束后，取出片架進行清洗，最后檢驗邊緣去除效果；4、每加工200片，排出和補入占低溫HF腐蝕液總量10%的低溫HF腐蝕液。本發明專利技術的滾輪式去邊技術可用于大規模集成電路及分離器件所用拋光片的制備，并具有成本低，生產效率高，實用性強等優點，是一種適用于大規模工業生產拋光片的去除背面邊緣SiO2膜的技術。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體晶圓硅拋光片的背處理技術，特別涉及一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法。
技術介紹
硅晶圓拋光片的加工一般主要包括切片、倒角、磨片、腐蝕、背處理、拋光、清洗等制程，其中背處理制程一般包括背損傷處理、背封處理和邊緣氧化膜去除處理等。邊緣氧化膜去除處理是硅晶圓拋光片加工的重要制程，對拋光片以及后道外延和器件的良率起著至關重要的作用因為背封工藝過程造成的倒角面、硅片正面的SiO2的殘留，甚至硅片背面邊緣的SiO2S留都可能成為外延生長過程中的成核中心，在邊緣形成多晶、非晶(無定形態硅);從而影響了外延質量，減少了外延的有效面積。而外延后邊緣的晶格缺陷，可造成后道器件邊緣良率低。 遺憾的是，目前國內晶圓制造廠家在邊緣氧化膜去除處理技術都有各自的局限性，通常包括如下方法 方法I:反應室去邊技術。該方法用HF氣體在反應室內將硅片邊緣的氧化膜去除。此技術的缺點是不容易控制HF的用量，不利于控制成本，也可能對操作員工造成傷害，也無法精確控制HF去除范圍。方法2 :貼膜式去邊技術。該方法采用人工貼附的方法，將不被HF腐蝕的圓形塑料藍膜粘附到硅片和吸盤表面，然后將其置于HF酸蒸汽中或是HF液體中，去除邊緣背封二氧化硅膜；但由于專用的圓形塑料藍膜規格有限且成本很高，而且該制程精度控制完全取決于人工貼附圓形塑料藍膜是否準確，對操作人操作要求很高，都不利于大規模量產。方法3 :滾輪式去邊技術。該方法將放有晶圓硅片的片架對準轉輪，使硅片與轉輪接觸，利用轉輪帶動裝有硅片的片架轉動，轉輪的下方設有氫氟酸槽，在轉輪轉動的同時，硅片邊緣上的SiO2膜被HF刻蝕；這種技術雖能確保背面中央的背封SiO2膜不被去除，但由于該方法難以精確控制SiO2膜的去除范圍，其邊緣往往參差不齊，加工合格率較低；通常是通過調節HF槽內HF的濃度和調節風箱排風速度控制箱體內氫氟酸的濃度的方法來改善這種狀況，但效果往往有限。滾輪式去邊設備的腐蝕原理是滾輪上的布袋在氫氟酸槽內浸上氫氟酸溶液，再利用轉輪上布袋浸有的氫氟酸及布袋揮發出的氟化氫氣體與硅片邊緣的氧化膜發生作用(其化學反應式為Si02+6HF=H2SiF6丨+2H20)，從而去除掉邊緣的氧化膜。而由于水是HF和SiO2的反應生成物，溶液中的H2O作為化學反應生成物促使反應向逆反應方向進行,所以需要腐蝕液中含有較高濃度的氫氟酸保證反應速率，使HF溶液作用的范圍達到要求的腐蝕寬度；另一方面，如果腐蝕液中HF濃度過高，揮發出的HF氣體會迅速溶于硅片表面吸附的水蒸氣中，生成氟離子(F_)，發生反應(其化學反應式為Si02+4HF=SiF4+2H20)，對更寬區域的氧化膜進行刻蝕；因此，HF腐蝕液的濃度就變得很難選擇，如果濃度太低，HF溶液作用的范圍就太短達不到要求的腐蝕寬度；而如果濃度太高，氟化氫氣體使去除氧化層的范圍過寬同樣達不到生成要求。因此，如何克服上述方法的不足，保留其優點，使邊緣氧化膜去除處理技術突破傳統技術，就成為了本
的技術人員所要研究和解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對拋光片晶圓邊緣氧化膜去除技術現狀，提供一種過程簡單、高效、成本低的一種新工藝，即一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法。該方法采用低溫氫氟酸腐蝕液來控制氫氟酸及氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達到控制滾輪式去邊機背封SiO2膜邊緣去除量的目的。本專利技術是通過這樣的技術方案實現的一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法，其特征在于，用HF腐蝕液與DIW (純水)冰塊混合配制成低溫HF腐蝕液進行硅晶圓片邊緣氧化膜的去除處理，其步驟如下 步驟一、配制低溫HF腐蝕液 (A)、先將HF與DIW按照質量配比為HF=DIff=I: O. 9至1:2. 5混合成HF腐蝕液，然后倒入滾輪式去邊機的酸槽內； (B)、再放入質量相當于步驟(A)配比中DIW三倍的DIW冰塊，攪拌均勻并靜置25-30分鐘，其溫度控制在6 ± O. 7°C，S卩為低溫HF腐蝕液； 步驟二、將裝有硅晶圓片的片架裝入滾輪式去邊機，轉動轉輪，使轉輪上布袋浸有的低溫HF腐蝕液與硅晶圓片邊緣氧化膜發生反應； 步驟三、去除處理結束后，取出片架進行清洗，最后檢驗邊緣去除效果； 步驟四、每加工200片，排出和補入占低溫HF腐蝕液總量10%的低溫HF腐蝕液，以保持腐蝕液濃度及溫度穩定。本專利技術的優點及效果本方法根據溶液揮發性隨溫度降低而降低的原理，用HF與DIff冷凍制成的冰塊混合配制成腐蝕液，其溫度為6±0. 7V ;與傳統的HF與DIW直接混合的溫度25±2°C相比，此方法配制的低溫HF腐蝕液遠低于常溫，能有效抑制HF的揮發，從而減輕對硅片更寬邊緣的刻蝕。這種腐蝕液突破了傳統滾輪式去邊技術難以克服的邊緣參差不齊，加工合格率較低的瓶頸。在彌補該項不足之后，滾輪式去邊技術對比其它去邊技術都有著明顯的優勢對比反應室去邊技術，可以方便地控制HF的濃度、用量，從而既能保證SiO2膜被完全除去，又能控制成本，還保證了員工的安全；對比貼膜式去邊技術，不需要昂貴的塑料藍膜，不再受到其規格的約束，不僅節約了成本，而且采用半自動設備克服了手貼精度的局限性。本專利技術將氫氟酸腐蝕液中加入DIW冰塊來控制氫氟酸揮發，緩和氫氟酸和氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達到控制滾輪式去邊機背封SiO2膜邊緣去除量的目的，突破其技術瓶頸。應用本專利技術的滾輪式去邊技術，可以用于大規模集成電路及分立器件所用的拋光片的制備。本方法成本低，生產效率高，實用性強，是一種適用于大規模工業生產拋光片的去除背面邊緣SiO2膜的技術。具體實施例方式為了更清楚的理解本專利技術，以下結合實施例詳細描述本專利技術實施例采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的具體制備過程如下 I)準備背損傷、背封之后的6英寸(直徑150mm)厚度為642μπι，摻雜劑為Sb，〈100>晶向，電阻率為O. 01-0. 02的單晶硅片作為原料。2)配制低溫HF腐蝕液HF純度為49%，AR級；DIW冰塊為DIW(電阻率> 18. O ΜΩ )經冰凍后形成的冰塊，大小為Icm見立方。配制方法為先將HF與DIW按照質量配比為HF DIff=I: I. 3混合成HF腐蝕液，然后倒入滾輪式去邊機的酸槽內；再放入質量相當于配比中DIff三倍的DIW冰塊，攪拌均勻并靜置25-30分鐘，此時冰塊恰好溶于水，低溫HF腐蝕液溫度為6.3。。。3 )用理片器理片，上片，將裝有硅片的片藍裝到滾輪式去邊機裝載臺上。將裝有硅晶圓片的片架裝入滾輪式去邊機裝載臺上，轉動轉輪，使轉輪上布袋浸有的低溫HF腐蝕液與硅晶圓片邊緣氧化膜發生反應。4)去除處理結束后，取出片架，用純水沖洗掉硅片表面殘留的HF，甩干；最后檢驗 邊緣去除效果。5)每加工200片，排出占低溫HF腐蝕液總量10%的腐蝕液，并按照配制比例補入相同質量的低溫HF腐蝕液，以保持腐蝕液濃度及溫度穩定。實施對比例將上述實施例中去除處理結束后的低溫HF腐蝕液倒掉，裝入傳統常溫的HF腐蝕液，HF純度為49%，AR級，配比為HF =DIff=I: I. 3，重復實施例I的3)步驟過程，最后檢驗其去除邊緣氧化膜效果。經對比，采用傳統HF腐蝕液加工后，檢驗其去除邊緣氧化膜效果邊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法，其特征在于，用HF腐蝕液與DIW冰塊混合配制成低溫HF腐蝕液進行硅晶圓片邊緣氧化膜的去除處理，其步驟如下：步驟一、配制低溫HF腐蝕液：（A）、先將HF與DIW按照質量配比為HF：DIW=1:0.9至1:2.5混合成HF腐蝕液，然后倒入滾輪式去邊機的酸槽內；（B）、再放入質量相當于步驟（A）配比中DIW三倍的DIW冰塊，攪拌均勻并靜置25?30分鐘，其溫度控制在6±0.7℃，即為低溫HF腐蝕液；步驟二、將裝有硅晶圓片的片架裝入滾輪式去邊機上，轉動轉輪，使轉輪上布袋浸有的低溫HF腐蝕液與硅晶圓片邊緣氧化膜發生反應；步驟三、去除處理結束后，取出片架進行清洗，最后檢驗邊緣去除效果；步驟四、每加工200片，排出和補入占低溫HF腐蝕液總量10%的低溫HF腐蝕液，以保持腐蝕液濃度及溫度穩定。

【技術特征摘要】
1.一種采用低溫HF腐蝕液去除硅晶圓片邊緣氧化膜的方法，其特征在于，用HF腐蝕液與DIW冰塊混合配制成低溫HF腐蝕液進行硅晶圓片邊緣氧化膜的去除處理，其步驟如下 步驟一、配制低溫HF腐蝕液(A)、先將HF與DIW按照質量配比為HF=DIff=I: O. 9至1:2. 5混合成HF腐蝕液，然后倒入滾輪式去邊機的酸槽內；(B)、再放入質量相當于步驟(A)配比中DIW三倍的DIW...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉振福，李曉東，翟洪生，崔玉偉，馮碩，
申請(專利權)人：天津中環領先材料技術有限公司，
類型：發明
國別省市：