CN103643303A - 一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法 - Google Patents

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罗翀
翟洪升
甄红昌
孙希凯
孙晨光
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Abstract

本发明涉及单晶硅片表面加工工艺，特别涉及一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法。采用HF，HNO3，CH3COOH的混合酸液进行实际加工过程中，用现有技术中公开报导硅片酸蚀刻工艺及相关技术资料进行双面反射率酸腐片的腐蚀加工，能一次性的完成两次腐蚀，所获得酸腐片的表面并无差异，而且该工艺受温度影响较小，便于生产实施，以通过工艺控制，可进行批量生产加工，而且质量稳定，节约大量加工成本，同时也达到了使用要求。

Description

一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法
技术领域
本发明涉及单晶硅片表面加工工艺，特别涉及一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法。
背景技术
近年来，随着半导体行业的高速发展和激烈的市场竞争为了降低半导体原材料成本，越来越多的半导体制造厂商逐渐采用诸如用单晶硅腐蚀片替代单晶硅抛光片作为功率器件的基底。
硅单晶片的表面加工工艺一般分为研磨片、腐蚀片、抛光片等主要成型工艺，因最终使用目的不同，上述三种类型的硅片被应用在不同的领域。研磨片一般是在切片的基础上双面研磨50-70μm，腐蚀片的常规工艺一般是研磨片的基础上腐蚀去除30μm；而抛光片则是在腐蚀片上经抛光后形成。因此，抛光片有较好的表面平整度，但抛光片对加工设备、加工环境和清洗方式、化学辅料纯度等要求较高，因此成本也会较高。而相对于抛光片，化学腐蚀片一般的价格不会太高，所以化学腐蚀片的应用最为广泛，一般作为集成电路和半导体分立器件，而且抛光片也是以化学腐蚀片为基础生产出来的，所以对于化学腐蚀片的需求也越来越大。
随着工艺技术进步，化学腐蚀硅片的产品质量也逐渐得到改善，反射率，厚度控制和TTV(总厚度偏差)也逐渐得到改善，但是一些产品对光泽度和厚度，TTV等要求不高的硅片，如继续使用常规硅片腐蚀工艺会造成质量过剩，也给后道工序增加了加工难度。
所以，从现有的工艺着手，摸索出新的工艺，在保证质量或者提高产品质量的前提下降低生产成本并提高现有产能，成为工程技术人员迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法，采取如下工艺：
a.将倒角后的硅片用双面磨削机进行双面研磨；
b.酸腐蚀液按照以下组分的重量百分比进行配制：氢氟酸（HF）：8.27-9.03%，硝酸（HNO3）：39.9-40.24%，醋酸（CH3COOH）：21.60-23.1%，其余组分为去离子水；
c.把每个卡槽内放入2片研磨后的硅片，并导入酸腐机滚筒内，在加工硅片过程中，酸腐蚀液的温度保持在25-40℃范围内，开启抛动，并且全程鼓吹氮气；
d.每腐蚀2筒硅片之后，就将在用酸腐蚀液排出一部分酸液，排出量为在用酸腐蚀液总重量的2%-3%，然后补充同等重量份的新的酸腐蚀液来维持在用酸腐蚀液的浓度动态平衡；
e.腐蚀结束后，每加工100片，抽测10片硅片表面。检验其光泽度，表面，厚度和TTV，合格后进行包装。
其中所述加工方法中硅片研磨的双面去除量为32±2μm。
在加工过程中鼓吹氮气的位置位于距离酸处理槽后端50-150mm处，氮气流量为100-300L/min，氮气压力为80-300Pa。
优选地，在加工过程中鼓吹氮气的位置位于距离酸处理槽后端100-120mm处，氮气流量为200-300L/min，氮气压力为300Pa。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用HF，HNO3，CH3COOH的混合酸液进行双面反射率酸腐片的腐蚀加工，通过控制硅片双面去除量和控制酸腐蚀液的浓度条件来改变双面反射率的，能一次性的完成2次腐蚀，所获得酸腐片的表面并无差异，而且该工艺受温度影响较小，便于生产实施，以通过工艺控制，可进行批量生产加工，而且质量稳定，节约大量加工成本，同时也达到了使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明要点作进一步阐述。
实施例1
硅片类型：5英寸区熔硅研磨片，5英寸区熔掺P<111>晶向硅片，电阻率：20±10%Ω.cm，厚度：212μm，数量：2500片。
工艺步骤：a.以酸腐机的滚筒为单位进行加工，每个滚筒100片，在蚀刻前，用千分表测量每片硅片中心点处的厚度，并记录，然后通过双面磨削机进行双面研磨，将硅片双面去除30μm；
b.按照重量百分比为氢氟酸（HF）：8.27%，硝酸（HNO3）：40.24%，醋酸（CH3COOH）：21.60%，其余为去离子水的比例配制酸腐蚀液；
c.加工时，把每个卡槽内放入2片研磨后的硅片，并导入酸腐机滚筒内，在加工硅片过程中，开启抛动，滚筒自转速率为50rpm，公转速率为10rpm，酸腐机内的酸腐蚀液（混合酸液）溢流循环量为300L/min，氮气流量为100L/min，氮气管位置位于距离酸处理槽后端100mm处，酸腐蚀液温度为30℃，腐蚀时间30s，氮气压力为80Pa，全程补氮气。排酸腐蚀液量为在用
酸腐蚀液总量的2%，补充腐蚀液量与排酸量相等
d.腐蚀结束后，每加工100片，抽测10片硅片表面。检验其光泽度，表面，厚度和TTV，合格后进行包装。
技术效果检测：采用上述酸腐蚀工艺生产，经过ADE7200型几何参数分选仪检验对2500片全检：以厚度散差为中心值±10μm，TTV<10μm，TIR（即表面总平整度）<10μm，表面无脏、道、线痕的检验标准进行检验，不良品有3片碎，2片崩边，0片缺口，1片线痕，6片划道，6片沾污划道，其余合格，无几何参数不良，合格率达99.28%。
实施例2
硅片类型：5英寸区熔掺P<111>晶向硅片，电阻率0.0034±12%Ω.cm，厚度203μm，数量：2500片；
工艺步骤：a.以酸腐机的滚筒为单位进行加工，每个滚筒100片，在蚀刻前，用千分表测量每片硅片中心点处的厚度，并记录，然后通过双面磨削机进行双面研磨，将硅片双面去除34μm；
b.按照重量百分比为HF:9.03%，HNO3：39.9%，CH3COOH：23.1%，其余为去离子水的比例配制酸腐蚀液；
c.加工时，把每个卡槽内放入2片研磨后的硅片，并导入酸腐机滚筒内，在加工硅片过程中，开启抛动，滚筒自转速率为50rpm，公转速率为10rpm；酸腐机内的酸腐蚀液（混合酸液）溢流循环量为300L/min；氮气流量为300L/min；氮气管位置位于酸处理槽后端117mm；酸腐蚀液的温度为35℃；氮气压力为300Pa，氮气时间为全程；排酸腐蚀液量为在用酸腐蚀液总量的3%，补充腐蚀液量与排酸量相等；
d.腐蚀结束后，每加工100片，抽测10片硅片表面。检验其光泽度，表面，厚度和TTV，合格后进行包装。
技术效果检测：采用上述酸腐蚀工艺生产，经过ADE7200型几何参数分选仪检验对3058片全检：以厚度散差为中心值±10μm，TTV<10μm，TIR<10μm，表面无脏、花、划道、线痕的检验标准进行检验，不良品有4片碎，1片崩边，2片缺口，1片线痕，8片划道，4片沾污划道，其余合格，无几何参数不良，合格率达99.25%。
根据实施例1和2可以得出：采用上述工艺生产的出片数较传统的磨片腐蚀片的出片数增加了69.5%。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种单晶硅酸腐蚀片的加工方法，其特征在于，采取如下工艺：
a.将倒角后的硅片用双面磨削机进行双面研磨；
b.酸腐蚀液按照以下组分的重量百分比进行配制：氢氟酸（HF）：8.27-9.03%，硝酸（HNO3）：39.9-40.24%，醋酸（CH3COOH）：21.60-23.1%，其余组分为去离子水；
c.把每个卡槽内放入2片研磨后的硅片，并导入酸腐机滚筒内，在加工硅片过程中，酸腐蚀液的温度保持在25-40℃范围内，腐蚀时间为30-50s，开启抛动，并且全程鼓吹氮气；
d.每腐蚀2筒硅片之后，就将在用酸腐蚀液排出一部分酸液，排出量为在用酸腐蚀液总重量的2%-3%，然后补充同等重量份的新的酸腐蚀液来维持在用酸腐蚀液的浓度动态平衡；
e.腐蚀结束后，每加工100片，抽测10片硅片表面。检验其光泽度，表面，厚度和TTV，合格后进行包装。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于：硅片研磨的双面去除量为32±2μm。
3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于：在加工过程中鼓吹氮气的位置位于距离酸处理槽后端50-150mm处，氮气流量为100-300L/min，氮气压力为80-300Pa。
4.如权利要求3所述的加工方法，其特征在于：在加工过程中鼓吹氮气的位置位于距离酸处理槽后端100-120mm处，氮气流量为200-300L/min，氮气压力为300Pa。
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