使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝制造技術

一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，它包括：拉晶、切片導角、雙面磨削，雙面拋光、最終拋光、高溫熱處理工序。本制造工藝流程中保留雙面磨削，磨削后直接拋光，省去單面磨削工序，而拋光沒有消除的表層微損傷由后續高溫熱處理工藝來消除，本工藝流程簡單，既可以提高生產效率，也可以提高硅片的質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種300mm硅拋光片的制造工藝，特別是一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，所述的高溫是指使用溫度在600-1350°C之間溫度，其特點在于利用后續的高溫熱處理取代正常加工中的單面磨削工藝。
技術介紹
300_硅拋光片的制造工藝主要分為拉晶、切片導角、磨削、拋光、清洗等幾個主要工序。其中磨削、拋光工藝的主要目的就是將切片導致的表面粗糙的損傷層去除并獲得平整、無缺陷、晶格完好的表面。在300mm硅拋光片制造工藝中，傳統的磨片工藝被磨削工藝替代，以獲得更好的TTV和幾何尺寸，但是也帶來了表面損傷層。磨削工藝是用砂輪對硅片減薄，但是砂輪對硅片表面的沖擊會導致磨削后硅片表面殘余損傷，損傷層厚度在5-10um左右，具體決定于加工的工藝和砂輪的粒徑。為了消除磨削工藝導致的微損傷，目前采用兩步磨削的工藝或者化學腐蝕工藝來消除磨削損傷層。兩步磨削工藝一般是采用雙面磨削加單面磨削的方式，即先使用雙面磨削對硅片表面粗磨，將切片工藝導致的損 傷層去除，然后通過單面磨削精磨，將雙面磨削帶來的的損傷層去除。經過精磨的硅片，表面的損傷度和損傷層足夠低，在拋光工藝中可以輕易去除。化學腐蝕是通過化學方法將表面損傷層腐蝕掉，通用的腐蝕工藝有酸腐蝕和堿腐蝕兩種工藝，但是腐蝕工藝很難控制硅片的幾何參數，經常將磨削后獲得的優良幾何參數被破壞。在拋光制程中，拋光液的濃度、流量以及拋光過程中的壓力等參數都影響微損傷層的去除效率。硅片拋光后，可以通過拉曼光譜、透射電鏡、以及濕氧化加化學腐蝕等方法判斷硅片表面是否有損傷層殘留。但是以上所有的表征方法都是在拋光過后才能進行，而且是破壞性的測試，因此通過這些表征方式來控制硅片制造過程中的微損傷問題，不僅帶來制造成本上的浪費，同時帶來制造時間上的延長。圖.1所示為用透射電鏡和濕氧化加化學腐蝕表征出來的表層微損傷區。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，本工藝流程簡單，既可以提高生產效率，也可以提高硅片的質量。為達到上述專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案:這種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，它包括:拉晶、切片導角、雙面磨削，雙面拋光、最終拋光、高溫熱處理工序。本專利技術提供一種新的硅拋光片加工流程，在新的流程中保留雙面磨削，磨削后直接拋光，省去單面磨削工序，而拋光沒有消除的表層微損傷由后續高溫熱處理工藝來消除，同時也可以通過適當調整高溫熱處理溫度，在硅片體內形成具有內吸雜性能的微缺陷分布。本專利技術的工藝中引入高溫熱處理工藝，通過高溫熱處理(1250-130(TC )硅拋光片，使得高溫下表層的微損傷區釋放應力，表層發生畸變的晶格的在高溫下釋放能量實現晶格的自我修復。同時本熱處理工藝還結合了傳統的內吸雜熱處理工藝，經過高溫處理后的娃片，表面微損傷區消失的同時，娃片體內形成了具有吸雜性能的缺陷分布。在傳統娃片制造工藝中一般通過高低高三步退火(1100°C 2小時+800°C，4小時+1000°C 16小時)，在硅片體內獲得具有內吸雜性能的微缺高溫陷分布，在器件制造過程中，外來的金屬沾污通過擴散優先在微缺陷密集區聚集。本工藝中高溫熱處理微損傷區的過程也伴隨著表層氧原子的外擴散，因此在該過程結束后可以直接降溫到800°C完成后續兩部退火工藝。具體的熱處理工藝步驟包括:W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8，隨后，在純氮氣環境下冷卻至室溫，載片出爐，獲得了表層無微應力，并具有內吸雜結構的氧沉淀分布的硅片。本熱處理工藝，可以在高溫熱處理恒溫結束后(即1250-1300°C恒溫)，在保證不出現熱滑移的前提下，將硅片快速降溫到650°C (W8)，氬氣的流量在10-80L/min ;在純氮氣環境下冷卻至室溫，載片出爐，獲得了表層無微應力的硅片。高溫熱處理工藝適用于所有講過拋光后表面和幾何參數都合格的拋光硅片。經過最終機械化學拋光后，只要硅片表面的微損傷層在2um范圍內，通過本專利的高溫熱處理工藝都可以將損失層消除掉。經過高溫熱處理后，硅片可以直接出廠，也可以經過正常的清洗工藝后包裝出廠。通過引入高溫熱處理工藝，既可以簡化流程，同時又提高硅片性能。本專利引入的高溫熱處理工藝，其目的是消除磨削拋光后硅片表面的殘余微損傷。本專利的特征在于高溫熱處理工藝，它的引入高溫熱處理工藝替代拋光前的精磨工藝，以及高溫熱處理消除拋光后的微損傷。表I所示為正常硅片加工制程和本專利加工制程的對比，以及每步加工后表層微損傷層的厚度。本專利的其特點是雙面磨削后直接拋光，然后引入高溫熱處理工藝來消除微損傷層。較現行工藝相比，放棄了拋光前的單面磨削工藝或者腐蝕工藝。本專利技術的優點是:通過工藝流程的改變，既可以提高生產效率，同時提高硅片表面質量，同時可使得硅片具有吸雜能力。本專利的特色在于高溫退火工藝，1250-1350°C的高溫熱處理既可以有效除去拋光后殘余微損傷，還可以通過后續熱處理在硅片體內形成內吸雜結果的微缺陷分布。附圖說明圖1.1:2000#砂輪磨削后硅片截面TEM形貌50000 X圖1.2:2000#砂輪磨削后硅片，經過拋光熱氧化后，Secco腐蝕后在光學顯微鏡下觀測的結果200 X圖2:硅片整個高溫熱處理的升降溫曲線圖3.1: SiC 支撐舟圖3.2:硅片及SiC支撐盤在SiC支撐舟的放置方式圖4:硅片和SiC支撐盤在SiC舟上的放置方式圖5 =SiC支撐盤的半剖面圖圖6:實施例2中形成的具有內吸雜結構的氧沉淀分布3.1、圖3.2、圖4、圖5、圖6中，I為硅片，2為SiC支撐盤，3為定位臺。具體實施例方式表.1當前使用的拋光片制程和本申請專利提供制程的對比，以及相應每步加工后表層微損傷區厚度。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，它包括：拉晶、切片導角、雙面磨削，雙面拋光、最終拋光、高溫熱處理工序。

【技術特征摘要】
1.一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，它包括:拉晶、切片導角、雙面磨削，雙面拋光、最終拋光、高溫熱處理工序。2.根據權利要求1所述的一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，其特征在于:所述的高溫熱處理工序包括: (1)、650°C下將經過清洗的硅片載入(Wl):載片中環境中氧氣和水分的含量應小于lppma，達到熱平衡后，通入氬氣將加熱腔內的氮氣逐漸置換出去，整個恒溫和氮氣置換需要約 10-20min ； (2)、當腔體內變成氬氣氣氛后，對腔體升溫到1250-1300°C(W2)，整個升溫過程中需要不斷充入氬氣，氬氣的流量在10-50L/min ； (3)、將硅片在1250-1300°C恒溫(W3)，恒溫時間為30_60min，繼續保持氬氣的流量在10-50L/min ； (4)、在保證不出現熱滑移的前提下，將硅片快速降溫到650°C(W8)，氬氣的流量在10-80L/min ； (5)、在純氮氣環境下冷卻至室溫，載片出爐，獲得了表層無微應力的硅片。3.根據權利要求1所述的一種使用高溫熱處理的300mm硅拋光片制造工藝，其特征在于:所述的高溫熱處理工序包括: (1)、650°C下將經過清洗的硅片載入(Wl):載片中環境中氧氣和水分的含量應小于lppma，達到熱平衡后，通入氬氣將加熱腔內的氮氣逐漸置換出去，整個恒溫和氮氣置換需要約 10-20min ； (2)、當腔體內變成氬氣氣氛后，對腔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮泉林，閆志瑞，何自強，盛方毓，趙而敬，李宗峰，
申請(專利權)人：有研半導體材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：