專利名稱：采用劃磨方式去除igbt用拋光片晶圓邊緣氧化膜的方法
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)，特別涉及一種采用劃磨方式去除 IGBT用拋光片晶圓邊緣氧化膜的方法。
背景技術(shù)：
伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，國內(nèi)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施及能源建設(shè)都處在飛速發(fā)展時(shí)期。以國家電網(wǎng)工程、高速軌道交通、電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車、綠色節(jié)能產(chǎn)業(yè)等為代表的一批對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有巨大拉動(dòng)作用的國家重點(diǎn)項(xiàng)目，均對(duì)新型電力電子器件有著旺盛的需求。隨著以IGBT為代表的新型電力電子器件的快速增長(zhǎng)，作為IBGT用外延片的原材料襯底——娃晶圓拋光片的發(fā)展提供了廣闊市場(chǎng)空間和不可多得的機(jī)遇。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IGBT器件的良率起著至關(guān)重要的作用因?yàn)楸撤夤に囘^程造成的倒角面、硅片正面的SiO2W殘留，甚至硅片背面邊緣的SiO2S留都可能成為外延生長(zhǎng)過程中的成核中心，在邊緣形成多晶、非晶(無定形態(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1是用HF氣體在反應(yīng)室內(nèi)將硅片邊緣的氧化膜去除(文中簡(jiǎn)稱反應(yīng)室去邊技術(shù))，該技術(shù)的缺點(diǎn)是HF氣體易揮發(fā)，一次腐蝕就需耗費(fèi)大量的HF，不利于控制成本，也可能對(duì)操作員工造成傷害；另外無法精確控制HF去除范圍，可能會(huì)將硅片背面中央的背封S^2膜一并去除。方法2 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(文中簡(jiǎn)稱滾輪式去邊技術(shù));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HF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 HF液體始終在流動(dòng)，該方法難以精確控制HF對(duì)SW2膜的去除范圍其邊緣去除范圍，其邊緣往往參差不齊，加工合格率較低。方法3 采用人工貼附的方法(文中簡(jiǎn)稱手貼膜去邊技術(shù))將不被HF腐蝕的圓形塑料藍(lán)膜粘附到硅片和吸盤表面，將硅片不需要去除背封S^2膜的部分保護(hù)起來，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；該方法可以控制HF酸蒸汽的去除時(shí)間，從而限制HF的使用，另外可以精確控制HF對(duì)SW2膜的去除范圍；但是由于專用的圓形塑料藍(lán)膜被少數(shù)制造廠商壟斷，成本通常成本很高；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，不利于大規(guī)模量產(chǎn)；另外由于其圓形塑料藍(lán)膜規(guī)格有限，往往不能滿足實(shí)際晶圓邊緣氧化膜去除的生產(chǎn)需要。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，提供一種過程簡(jiǎn)單、 高效、成本低新工藝，新工藝中采用劃磨方式去除IGBT用拋光片晶圓邊緣氧化膜邊緣，設(shè)計(jì)專用劃磨式去邊機(jī)，用半自動(dòng)裝置來替代純手工，進(jìn)而降低了對(duì)操作人的要求，適合大規(guī)
模量產(chǎn)的需要。本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種采用劃磨方式去除IGBT用拋光片晶圓邊緣氧化膜的方法，其特征在于，制造專用劃磨式去邊機(jī)，將其應(yīng)用于拋光片晶圓邊緣氧化膜處理過程，首先通過熱縮機(jī)在硅片背表面粘附卷裝塑料藍(lán)膜；然后根據(jù)硅片的不同規(guī)格，用所述劃磨式去邊機(jī)在硅片背表面粘附的塑料藍(lán)膜上劃出不同尺寸的圓形切痕，再沿切痕把需要腐蝕的環(huán)形圓形塑料藍(lán)膜撕掉；從而使不需要去除背封S^2膜的部分保護(hù)起來；最后將其置于HF蒸汽中或是HF溶液中，去除邊緣背封二氧化硅膜；所述方法包括如下步驟
步驟1、把經(jīng)過背損傷、背封之后的腐蝕片從片藍(lán)中取出，背封面朝下，正面朝上，將其依次粘附在卷裝塑料藍(lán)膜上；
步驟2、待熱縮機(jī)預(yù)熱后，將步驟1中所形成的粘附硅片的卷裝塑料藍(lán)膜通過熱縮機(jī)； 步驟3、塑料藍(lán)膜通過熱縮機(jī)的加熱收縮，粘附在硅片背表面； 步驟4、按照硅片的尺寸剪斷藍(lán)膜；
步驟5、將背表面粘附藍(lán)膜的硅片正面朝下置于劃磨式去邊機(jī)的卡槽上，用真空吸盤固定好；
步驟6、根據(jù)需要選擇背表面SiO2膜的直徑寬度，在刀頭定位之后，下刀，劃藍(lán)膜； 步驟7、待刀頭復(fù)位后，去真空，下片，撕掉邊緣的藍(lán)膜，留下圓形藍(lán)膜； 步驟8、將背表面粘附藍(lán)膜的硅片置于充滿HF蒸汽的腔室或浸入HF溶液中1-5分鐘完全除去邊緣的S^2膜；
步驟10、用純水沖洗掉硅片表面殘留的HF后，將硅片置于60°C以上的溫水10分鐘； 步驟11、撕掉硅片背表面的硅片，用硅片清洗劑清洗硅片，甩干。所述劃磨式去邊機(jī)由支架、機(jī)軸升降定位裝置、機(jī)軸、橫桿、刀架、刀頭、真空吸盤)、搖柄組成；機(jī)軸升降定位裝置安裝在支架上平面；
機(jī)軸升降定位裝置由滑梯形定位盤、滑動(dòng)升降卡頭組成，滑梯形定位盤中心孔中配合安裝機(jī)軸，機(jī)軸的上部和滑動(dòng)升降卡頭通過螺釘固定；
滑動(dòng)升降卡頭在滑梯形定位盤上轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿滑道上升和下降的同時(shí)帶動(dòng)機(jī)軸上升或下降；
機(jī)軸的下軸端固定橫桿，橫桿的叉形開口上固定連接刀架、刀架上安裝刀頭，機(jī)軸的上軸端固定搖柄；
真空吸盤置于支架的下平面；
當(dāng)劃磨式去邊機(jī)處于準(zhǔn)備工作時(shí)滑動(dòng)升降卡頭處于滑梯形定位盤的最高處； 當(dāng)劃磨式去邊機(jī)處于工作時(shí)滑動(dòng)升降卡頭處于滑梯形定位盤的最底處； 通過機(jī)軸升降定位裝置控制機(jī)軸的軸向位置，進(jìn)而通過機(jī)軸控制橫桿和刀架，刀架在橫桿的叉形開口上可水平調(diào)節(jié)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，機(jī)軸帶動(dòng)橫桿、刀架和刀頭作圓周運(yùn)動(dòng)，刀頭劃切硅片背表面粘附的塑料藍(lán)膜，刀架上有螺紋調(diào)節(jié)帽可上下調(diào)節(jié)刀頭的上下位置；通過調(diào)節(jié)刀頭位置來控制刀頭切入深度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果發(fā)明將傳統(tǒng)的手貼特制藍(lán)膜的方法變?yōu)槔脛澞ナ桨胱詣?dòng)去邊機(jī)制備不同規(guī)格的圓形塑料藍(lán)膜，從而完成晶圓背面氧化膜的去除。對(duì)比反應(yīng)室去邊技術(shù)，由于不需要去除背封SiO2膜的部分被藍(lán)膜保護(hù)起來，可以方便的控制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)比滾輪式去邊技術(shù)，由于圓形藍(lán)膜為機(jī)械加工所得，可以精確控制其精度，從而精確控制HF對(duì)SiO2膜的去除范圍，大大提高了生產(chǎn)效率。對(duì)比手貼膜去邊技術(shù)，由于采用的是通用的卷裝塑料藍(lán)膜，而非特制的圓形塑料藍(lán)膜，打破了少數(shù)制造廠商壟斷，成本大大降低；而且采用半自動(dòng)的卡槽定位定位替代純手工，降低了對(duì)操作人的要求，有利于大規(guī)模量產(chǎn)；另外由于刀頭軌跡方便可調(diào)，打破了圓形塑料藍(lán)膜規(guī)格的局限性，能滿足任何規(guī)格的晶圓邊緣氧化膜去除的生產(chǎn)需要。本發(fā)明通過劃磨式去邊技術(shù)，可以用于IGBT等電力電子器件用外延片的原材料襯底的制備。該方法操作簡(jiǎn)單，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)的去除背面SiO2膜的技術(shù)。


圖1、劃磨式去邊機(jī)軸測(cè)圖。圖中1.支架，2.機(jī)軸升降定位裝置，3.機(jī)軸，4.橫桿，5.刀架，6.刀頭，7. 真空吸盤，8.手柄，21.滑梯形定位盤，22.滑動(dòng)定位卡頭，51.螺紋調(diào)節(jié)帽。
具體實(shí)施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明
如圖1、圖2所示，所述劃磨式去邊機(jī)由支架1、機(jī)軸升降定位裝置2、機(jī)軸3、橫桿4、刀架5、刀頭6、真空吸盤7、搖柄8組成；機(jī)軸升降定位裝置2安裝在支架上平面；
機(jī)軸升降定位裝置2由滑梯形定位盤21、滑動(dòng)升降卡頭22組成，滑梯形定位盤21中心孔中配合安裝機(jī)軸3，機(jī)軸3的上部和滑動(dòng)升降卡頭22通過螺釘固定；
滑動(dòng)升降卡頭22在滑梯形定位盤21上轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿滑道上升和下降的同時(shí)帶動(dòng)機(jī)軸 3上升或下降；
機(jī)軸3的下軸端固定橫桿4，橫桿4的叉形開口上固定連接刀架5、刀架5上安裝刀頭 6，機(jī)軸3的上軸端固定搖柄8 ；
真空吸盤7置于支架1的下平面； 當(dāng)劃磨式去邊機(jī)處于準(zhǔn)備工作時(shí)滑動(dòng)升降卡頭22處于滑梯形定位盤21的最高處； 當(dāng)劃磨式去邊機(jī)處于工作時(shí)滑動(dòng)升降卡頭22處于滑梯形定位盤21的最底處； 通過機(jī)軸升降定位裝置2控制機(jī)軸3的軸向位置，進(jìn)而通過機(jī)軸3控制橫桿4和刀架 5，刀架5在橫桿4的叉形開口上可水平調(diào)節(jié)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄8，機(jī)軸3帶動(dòng)橫桿4、刀架5和刀頭6作圓周運(yùn)動(dòng)，刀頭6劃切硅片背表面粘附的塑料藍(lán)膜，刀架5上有螺紋調(diào)節(jié)帽51可上下調(diào)節(jié)刀頭6的上下位置；通過調(diào)節(jié)刀頭6位置來控制刀頭5切入深度。可以通過彈簧裝置使機(jī)軸3產(chǎn)生向下的力，進(jìn)而給刀頭5施力，或通過機(jī)軸3自身重力給刀頭5施力。
實(shí)施例1
本發(fā)明傳統(tǒng)的手貼特制藍(lán)膜的方法變?yōu)槔脛澞ナ桨胱詣?dòng)去邊機(jī)制備不同規(guī)格的圓形塑料藍(lán)膜，從而完成晶圓背面氧化膜的去除。具體制備過程如下
1)準(zhǔn)備背損傷、背封之后的6英寸(直徑150mm)厚度為642μ m，摻雜劑為As，<111> 晶向，電阻率為0. 002-0. 004的單晶硅片作為原料；準(zhǔn)備塑料藍(lán)膜作為輔料，材質(zhì)為PVC材質(zhì)，厚度380 μ m,寬度160mm，一卷長(zhǎng)度IOm ；
2)將從片藍(lán)中取出，背封面朝下，正面朝上，將其依次粘附在卷裝塑料藍(lán)膜上，
3)待熱縮機(jī)預(yù)熱后，將粘附硅片的卷裝塑料藍(lán)膜通過熱縮機(jī)；
4)塑料藍(lán)膜通過熱縮機(jī)的加熱收縮，粘附在硅片背表面；
5)將背表面粘附藍(lán)膜的硅片正面朝下置于劃磨式去邊機(jī)卡槽上，用真空吸盤固定好；
6)根據(jù)需要選擇背表面SiO2膜的直徑寬度，在刀頭定位之后，下刀，劃藍(lán)膜；
7)待刀頭復(fù)位后，去真空，下片，撕掉邊緣的藍(lán)膜，留下圓形藍(lán)膜；
8)將背表面粘附藍(lán)膜的硅片置于充滿HF蒸汽的腔室或浸入HF溶液中5分鐘完全除去邊緣的SW2膜；
9)用純水沖洗掉硅片表面殘留的HF后，將硅片置于70°C的溫水10分鐘；
10)撕掉硅片背表面的硅片，用硅片清洗劑清洗硅片，甩干。11)按照1)-10)的方法實(shí)施600片的小批量生產(chǎn)，合格率達(dá)到98. 83%，說明該方法是一種適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的去除背面Si02膜的技術(shù)。所述的腐蝕片材料為但不限于6英寸(直徑150mm)單晶硅片，厚度從300 μ m至 1600 μ m，摻雜劑為As，P，Sb或B，晶向?yàn)?lt;100>或<111>，電阻率從10_4至104Ω ；
所述的卷裝塑料藍(lán)膜為但不限于PVC材質(zhì)，厚度200-400 μ m，寬度160mm，一卷長(zhǎng)度
IOm ；
HF溶液濃度為但不限于10%至49% ；
該方法可用于各種規(guī)格的單晶硅片邊緣氧化膜去除技術(shù)，制備出的拋光片可以用于但不限于高壓、中壓、低壓等IGBT電力電子器件用外延片的原材料襯底。上述詳細(xì)說明是有關(guān)本發(fā)明的具體說明，凡未脫離本發(fā)明精神的任何等效實(shí)施或變更，均屬于本發(fā)明的內(nèi)容范圍。根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權(quán)利要求
1.一種采用劃磨方式去除IGBT用拋光片晶圓邊緣氧化膜的方法，其特征在于，制造專用劃磨式去邊機(jī)，將其應(yīng)用于拋光片晶圓邊緣氧化膜處理過程，首先通過熱縮機(jī)在硅片背表面粘附卷裝塑料藍(lán)膜；然后根據(jù)硅片的不同規(guī)格，用所述劃磨式去邊機(jī)在硅片背表面粘附的塑料藍(lán)膜上劃出不同尺寸的圓形切痕，再沿切痕把需要腐蝕的環(huán)形圓形塑料藍(lán)膜撕掉；從而使不需要去除背封SW2膜的部分保護(hù)起來；最后將其置于HF蒸汽中或是HF溶液中，去除邊緣背封二氧化硅膜；所述方法包括如下步驟步驟1、把經(jīng)過背損傷、背封之后的腐蝕片從片藍(lán)中取出，背封面朝下，正面朝上，將其依次粘附在卷裝塑料藍(lán)膜上；步驟2、待熱縮機(jī)預(yù)熱后，將步驟1中所形成的粘附硅片的卷裝塑料藍(lán)膜通過熱縮機(jī)； 步驟3、塑料藍(lán)膜通過熱縮機(jī)的加熱收縮，粘附在硅片背表面； 步驟4、按照硅片的尺寸剪斷藍(lán)膜；步驟5、將背表面粘附藍(lán)膜的硅片正面朝下置于劃磨式去邊機(jī)的卡槽上，用真空吸盤固定好；步驟6、根據(jù)需要選擇背表面SiO2膜的直徑寬度，在刀頭定位之后，下刀，劃藍(lán)膜； 步驟7、待刀頭復(fù)位后，去真空，下片，撕掉邊緣的藍(lán)膜，留下圓形藍(lán)膜； 步驟8、將背表面粘附藍(lán)膜的硅片置于充滿HF蒸汽的腔室或浸入HF溶液中1-5分鐘完全除去邊緣的S^2膜；步驟10、用純水沖洗掉硅片表面殘留的HF后，將硅片置于60°C以上的溫水10分鐘； 步驟11、撕掉硅片背表面的硅片，用硅片清洗劑清洗硅片，甩干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用劃磨方式去除IGBT用拋光片晶圓邊緣氧化膜的方法，其特征在于，所述劃磨式去邊機(jī)由支架(1)、機(jī)軸升降定位裝置(2)、機(jī)軸(3)、橫桿(4)、刀架 (5)、刀頭(6)、真空吸盤(7)、搖柄(8)組成；機(jī)軸升降定位裝置(2)安裝在支架上平面；機(jī)軸升降定位裝置(2)由滑梯形定位盤(21)、滑動(dòng)升降卡頭(22)組成，滑梯形定位盤 (21)中心孔中配合安裝機(jī)軸(3)，機(jī)軸(3)的上部和滑動(dòng)升降卡頭(22)通過螺釘固定；滑動(dòng)升降卡頭(22)在滑梯形定位盤(21)上轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿滑道上升和下降的同時(shí)帶動(dòng)機(jī)軸(3)上升或下降；機(jī)軸(3)的下軸端固定橫桿(4)，橫桿(4)的叉形開口上固定連接刀架(5)、刀架(5)上安裝刀頭(6)，機(jī)軸(3)的上軸端固定搖柄(8)； 真空吸盤(7)置于支架(1)的下平面； 當(dāng)劃磨式去邊機(jī)處于準(zhǔn)備工作時(shí)滑動(dòng)升降卡頭(22)處于滑梯形定位盤(21)的最高處；當(dāng)劃磨式去邊機(jī)處于工作時(shí)滑動(dòng)升降卡頭(22)處于滑梯形定位盤(21)的最底處； 通過機(jī)軸升降定位裝置(2 )控制機(jī)軸(3 )的軸向位置，進(jìn)而通過機(jī)軸(3 )控制橫桿(4 ) 和刀架(5)，刀架(5)在橫桿(4)的叉形開口上可水平調(diào)節(jié)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄(8)，機(jī)軸(3)帶動(dòng)橫桿(4)、刀架(5)和刀頭(6)作圓周運(yùn)動(dòng)，刀頭(6)劃切硅片背表面粘附的塑料藍(lán)膜，刀架(5)上有螺紋調(diào)節(jié)帽(51)可上下調(diào)節(jié)刀頭(6)的上下位置；通過調(diào)節(jié)刀頭(6)位置來控制刀頭(5)切入深度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用劃磨方式去除IGBT用拋光片晶圓邊緣氧化膜的方法，其特征在于，將專用劃磨式去邊機(jī)應(yīng)用于拋光片晶圓邊緣氧化膜處理過程，首先通過熱縮機(jī)在硅片背表面粘附卷裝塑料藍(lán)膜；然后根據(jù)硅片的不同規(guī)格，用所述劃磨式去邊機(jī)在硅片背表面粘附的塑料藍(lán)膜上劃出不同尺寸的圓形切痕，再沿切痕把需要腐蝕的環(huán)形圓形塑料藍(lán)膜撕掉；從而使不需要去除背封SiO2膜的部分保護(hù)起來；本發(fā)明通過劃磨式去邊技術(shù)，可以用于IGBT等電力電子器件用外延片的原材料襯底的制備，該方法操作簡(jiǎn)單，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)的去除背面SiO2膜的技術(shù)。
文檔編號(hào)H01L21/304GK102437043SQ20111042055
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉振福, 張宇, 李翔, 王瑤 申請(qǐng)人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司