專利名稱：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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶圓硅拋光片的背處理技術(shù)，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。
背景技術(shù)：
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(duì)拋光片以及后道外延和器件的良率起著至關(guān)重要的作用因?yàn)楸撤夤に囘^(guò)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(zhǎng)過(guò)程中的成核中心，在邊緣形成多晶、非晶(無(wú)定形態(tài)硅);從而影響了外延質(zhì)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(guó)內(nèi)晶圓制造廠家在邊緣氧化膜去除處理技術(shù)都有各自的局限性，通常包括如下方法
方法I:反應(yīng)室去邊技術(shù)。該方法用HF氣體在反應(yīng)室內(nèi)將硅片邊緣的氧化膜去除。此技術(shù)的缺點(diǎn)是不容易控制HF的用量，不利于控制成本，也可能對(duì)操作員工造成傷害，也無(wú)法精確控制HF去除范圍。方法2 :貼膜式去邊技術(shù)。該方法采用人工貼附的方法，將不被HF腐蝕的圓形塑料藍(lán)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(lán)膜規(guī)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(lán)膜是否準(zhǔn)確，對(duì)操作人操作要求很高，都不利于大規(guī)模量產(chǎn)。方法3 :滾輪式去邊技術(shù)。該方法將放有晶圓硅片的片架對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪，使硅片與轉(zhuǎn)輪接觸，利用轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)裝有硅片的片架轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪的下方設(shè)有氫氟酸槽，在轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，硅片邊緣上的SiO2膜被HF刻蝕；這種技術(shù)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(guò)調(diào)節(jié)HF槽內(nèi)HF的濃度和調(diào)節(jié)風(fēng)箱排風(fēng)速度控制箱體內(nèi)氫氟酸的濃度的方法來(lái)改善這種狀況，但效果往往有限。滾輪式去邊設(shè)備的腐蝕原理是滾輪上的布袋在氫氟酸槽內(nèi)浸上氫氟酸溶液，再利用轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸及布袋揮發(fā)出的氟化氫氣體與硅片邊緣的氧化膜發(fā)生作用(其化學(xué)反應(yīng)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(yīng)生成物，溶液中的H2O作為化學(xué)反應(yīng)生成物促使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以需要腐蝕液中含有較高濃度的氫氟酸保證反應(yīng)速率，使HF溶液作用的范圍達(dá)到要求的腐蝕寬度；另一方面，如果腐蝕液中HF濃度過(guò)高，揮發(fā)出的HF氣體會(huì)迅速溶于硅片表面吸附的水蒸氣中，生成氟離子(F_)，發(fā)生反應(yīng)(其化學(xué)反應(yīng)式為Si02+4HF=SiF4+2H20)，對(duì)更寬區(qū)域的氧化膜進(jìn)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(dá)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(guò)寬同樣達(dá)不到生成要求。因此，如何克服上述方法的不足，保留其優(yōu)點(diǎn)，使邊緣氧化膜去除處理技術(shù)突破傳統(tǒng)技術(shù)，就成為了本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所要研究和解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)拋光片晶圓邊緣氧化膜去除技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種過(guò)程簡(jiǎn)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(lái)控制氫氟酸及氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達(dá)到控制滾輪式去邊機(jī)背封SiO2膜邊緣去除量的目的。本發(fā)明是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(zhì)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(jī)的酸槽內(nèi)；
(B)、再放入質(zhì)量相當(dāng)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(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的低溫HF腐蝕液與硅晶圓片邊緣氧化膜發(fā)生反應(yīng)；
步驟三、去除處理結(jié)束后，取出片架進(jìn)行清洗，最后檢驗(yàn)邊緣去除效果；
步驟四、每加工200片，排出和補(bǔ)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(wěn)定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果本方法根據(jù)溶液揮發(fā)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(tǒng)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(yuǎn)低于常溫，能有效抑制HF的揮發(fā)，從而減輕對(duì)硅片更寬邊緣的刻蝕。這種腐蝕液突破了傳統(tǒng)滾輪式去邊技術(shù)難以克服的邊緣參差不齊，加工合格率較低的瓶頸。在彌補(bǔ)該項(xiàng)不足之后，滾輪式去邊技術(shù)對(duì)比其它去邊技術(shù)都有著明顯的優(yōu)勢(shì)對(duì)比反應(yīng)室去邊技術(shù)，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(duì)比貼膜式去邊技術(shù)，不需要昂貴的塑料藍(lán)膜，不再受到其規(guī)格的約束，不僅節(jié)約了成本，而且采用半自動(dòng)設(shè)備克服了手貼精度的局限性。本發(fā)明將氫氟酸腐蝕液中加入DIW冰塊來(lái)控制氫氟酸揮發(fā)，緩和氫氟酸和氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達(dá)到控制滾輪式去邊機(jī)背封SiO2膜邊緣去除量的目的，突破其技術(shù)瓶頸。應(yīng)用本發(fā)明的滾輪式去邊技術(shù)，可以用于大規(guī)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(chǎn)效率高，實(shí)用性強(qiáng)，是一種適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)拋光片的去除背面邊緣SiO2膜的技術(shù)。
具體實(shí)施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)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(guò)程如下
I)準(zhǔn)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(jí)；DIW冰塊為DIW(電阻率> 18. O ΜΩ )經(jīng)冰凍后形成的冰塊，大小為Icm見(jiàn)立方。配制方法為先將HF與DIW按照質(zhì)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(jī)的酸槽內(nèi)；再放入質(zhì)量相當(dāng)于配比中DIff三倍的DIW冰塊，攪拌均勻并靜置25-30分鐘，此時(shí)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(lán)裝到滾輪式去邊機(jī)裝載臺(tái)上。將裝有硅晶圓片的片架裝入滾輪式去邊機(jī)裝載臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的低溫HF腐蝕液與硅晶圓片邊緣氧化膜發(fā)生反應(yīng)。4)去除處理結(jié)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(yàn) 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(bǔ)入相同質(zhì)量的低溫HF腐蝕液，以保持腐蝕液濃度及溫度穩(wěn)定。實(shí)施對(duì)比例將上述實(shí)施例中去除處理結(jié)束后的低溫HF腐蝕液倒掉，裝入傳統(tǒng)常溫的HF腐蝕液，HF純度為49%，AR級(jí)，配比為HF =DIff=I: I. 3，重復(fù)實(shí)施例I的3)步驟過(guò)程，最后檢驗(yàn)其去除邊緣氧化膜效果。經(jīng)對(duì)比，采用傳統(tǒng)HF腐蝕液加工后，檢驗(yàn)其去除邊緣氧化膜效果邊緣不平滑，而且邊緣參差不齊。而采用低溫HF腐蝕液加工后，檢驗(yàn)其去除邊緣氧化膜效果其邊緣平滑，無(wú)參差不齊現(xiàn)象。由此，按照實(shí)施例的方法又實(shí)施800片的小批量生產(chǎn)，經(jīng)檢驗(yàn)，合格率達(dá)到97. 50%，說(shuō)明該方法是一種適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)拋光片的去除背面SiO2膜的技術(shù)。
權(quán)利要求
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(jìn)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(zhì)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(jī)的酸槽內(nèi)；(B)、再放入質(zhì)量相當(dāng)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°C，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(jī)上，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的低溫HF腐蝕液與硅晶圓片邊緣氧化膜發(fā)生反應(yīng)；步驟三、去除處理結(jié)束后，取出片架進(jìn)行清洗，最后檢驗(yàn)邊緣去除效果；步驟四、每加工200片，排出和補(bǔ)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(wěn)定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用低溫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(zhì)量配比為HFDIW=1:0.9至1:2.5混合成HF腐蝕液，然后倒入滾輪式去邊機(jī)的酸槽內(nèi)；再放入質(zhì)量相當(dāng)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(jī)上；3、去除處理結(jié)束后，取出片架進(jìn)行清洗，最后檢驗(yàn)邊緣去除效果；4、每加工200片，排出和補(bǔ)入占低溫HF腐蝕液總量10%的低溫HF腐蝕液。本發(fā)明的滾輪式去邊技術(shù)可用于大規(guī)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(chǎn)效率高，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)拋光片的去除背面邊緣SiO2膜的技術(shù)。
文檔編號(hào)C23F1/24GK102978711SQ20121053457
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者劉振福, 李曉東, 翟洪生, 崔玉偉, 馮碩 申請(qǐng)人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司