CN102021658A - 重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺 - Google Patents

重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺 Download PDF

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张俊生
罗翀
张晋英
刘沛然
王国瑞
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Abstract

本发明涉及重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺。本腐蚀工艺将单晶硅片先用浓度为30%的氢氧化钾水溶液进行碱腐蚀，设定腐蚀温度84℃，腐蚀时间为7min12s，碱腐蚀去除量达20μm左右；然后将碱腐蚀后的单晶硅片进行清洗，甩干；再用氢氟酸15%～25%、硝酸25%～30%、醋酸50%～60%配比的酸腐蚀液进行酸腐蚀，设定腐蚀温度在28℃，腐蚀时间为14s，酸腐蚀去除量达10μm左右。采取本工艺，可以稳定生产出TTV增加值小于2.5μm，表面良好的重掺腐蚀单晶硅片,产品合格率高达98%以上。从而可满足市场对低TTV重掺腐蚀片的需求，并将在市场中占据有利位置。

Description

重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺
技术领域
本发明涉及单晶硅片的生产方法，特别是涉及一种重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺。
背景技术
硅抛光片主要加工流程包括单晶生长→滚磨→切片→倒角→研磨→腐蚀→抛光→清洗→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硅片经过切片、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单晶硅片发生化学反应，从而达到去除损伤层的目的。其中，碱腐蚀工艺的原理是：Si+2OH-+4H2O=Si(OH)6 -2+2H2，这是一种各向异性腐蚀过程，腐蚀后硅片表面平坦；而且由于碱腐蚀工艺简单，腐蚀液无需搅拌、腐蚀速率可控；环保处理相对较容易、无毒、废液可以回收利用等优点，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。
但碱腐蚀工艺的腐蚀速率较慢，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+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO2↑+4H2O，其腐蚀速率较快，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。
但遗憾的是，目前国内的酸腐蚀的工艺存在着局限性，集中体现为腐蚀后的硅片表面几何参数如TTV（总厚度变化）较难控制；采用现有的酸腐蚀的工艺腐蚀大尺寸（6英寸以上）单晶硅片，由于硅片表面积较大，单晶硅片的不同位置的去除量差异更大，造成TTV更难控制；而重掺杂单晶硅片由于其大量的掺杂剂原子破坏了晶体硅的晶格结构，降低了原子间结合能，使腐蚀去除量更难以控制。用现有工艺腐蚀重掺硅片腐蚀前后TTV增加值在5μm左右。不能满足客户要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺。由于腐蚀的目的是要获得晶格相对完整的单晶硅片，所以本工艺针对重掺单晶硅片采取先进行碱腐蚀再进行酸腐蚀的方法。采取该方法腐蚀重掺单晶硅片，其去除量达20μm左右。利用碱腐蚀的“自停止效应”恰好除去单晶硅表面的损伤；再利用酸腐蚀的工艺进行腐蚀，使酸腐蚀过程中不同区域的腐蚀速度相对均匀；其去除量达10μm左右，腐蚀后的单晶硅片TTV增加值在2.5μm以下。采用本工艺可以稳定生产出TTV增加值小于2.5μm的重掺单晶硅腐蚀片。
本发明采取的技术方案是：一种重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺，其特征在于：其工艺如下：
1）、先将清洗后的重掺单晶硅片放入浓度为30%的氢氧化钾水溶液中进行碱腐蚀，设定腐蚀温度为84℃，腐蚀时间为7min12s；
2）、将碱腐蚀后的单晶硅片进行清洗，之后甩干；
3）、将甩干后的单晶硅片放入酸腐蚀液中进行酸腐蚀，酸腐蚀液是由氢氟酸、硝酸、醋酸进行混合的溶液，各组分所占的重量百分比为：氢氟酸15%～25%；硝酸25%～30%；醋酸50%～60%；设定腐蚀温度为28℃；腐蚀时间为14s。
     本发明所产生的有益效果是：采取本工艺，可以稳定生产出TTV增加值小于2.5μm，表面良好的重掺腐蚀单晶硅片,产品合格率高达98%以上。从而可满足市场对低TTV重掺腐蚀片的需求，并将在市场中占据有利位置。
具体实施方式
    以下结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例：6英寸重掺单晶硅片，电阻率为0.0004-0.0037Ω.㎝，腐蚀前硅片TTV<1，去除量要求去除60um/双面。具体腐蚀工艺步骤如下：
1）配置碱腐蚀液，先将固体氢氧化钾倒入碱腐蚀槽内，再向槽内注入纯水，调制成固体氢氧化钾：水=30%：70%的水溶液；
2）将碱腐蚀机升温至84℃；
3）将待加工硅片放入碱腐蚀机中，开始腐蚀；腐蚀时间为7min12s；碱腐蚀去除量为20μm左右；
4）碱腐蚀结束后，取出硅片，放入水车中；将碱腐蚀后的单晶硅片进行清洗，之后甩干；
5）将清洗过的腐蚀单晶硅片倒入酸腐蚀机中；
6）选择酸腐蚀液比例为腐蚀液为氢氟酸：硝酸：醋酸=20% ：27%：53%；进行加工；设置腐蚀温度为28℃；腐蚀时间为14s；
7）将单晶硅片放入酸腐蚀机中，开始腐蚀；酸腐蚀去除量为10μm左右；
8）酸腐蚀结束后，将酸腐蚀后的单晶硅片倒入片篮中；将装有单晶硅片的片篮超声清洗后进行甩干，送验。
技术效果检测：采用上述酸腐蚀加碱腐蚀工艺生产重掺单晶硅片7095片。以腐蚀后单晶硅片TTV<3.5，粗糙度小于0.5μm的检验标准进行检验，合格6983片，合格率为98.56%。
该检测结果表明：本腐蚀工艺通过采用先碱腐蚀再酸腐蚀的方法腐蚀单晶硅片，能有效改善酸腐蚀单晶硅片TTV；该发明能实现低TTV重掺单晶硅腐蚀片的量产。

Claims (1)

1.一种重掺单晶硅片先碱腐蚀后酸腐蚀的腐蚀工艺，其特征在于：其工艺如下：
（1）、先将清洗后的重掺单晶硅片放入浓度为30%的氢氧化钾水溶液中进行碱腐蚀，设定腐蚀温度为84℃，腐蚀时间为7min12s；
（2）、将碱腐蚀后的单晶硅片进行清洗，之后甩干；
（3）、将甩干后的单晶硅片放入酸腐蚀液中进行酸腐蚀，酸腐蚀液是由氢氟酸、硝酸、醋酸进行混合的溶液，各组分所占的重量百分比为：氢氟酸15%～25%；硝酸25%～30%；醋酸50%～60%；设定腐蚀温度为28℃；腐蚀时间为14s。
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