CN103681298B - 一种igbt用高产能单晶硅晶圆片加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供一种IGBT用高产能单晶硅晶圆片加工方法，具体流程为磨片→单面研磨→酸腐蚀→背损伤→背封→去边→抛光→检查包装，其特征在于在磨片与酸腐蚀的流程之间加入了单面研磨步骤，本发明通过调整整个加工过程的工艺流程，将无蜡抛光设备与单面研磨配合生产，减少了原料磨片的损伤层深度，使得抛光去除量减少，在保证产品的质量的前提下缩短了加工时间，从而提高了无蜡抛光工序的产能，增加了收益。
Description
技术领域
本发明创造涉及绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)用硅片生产方法，特别涉及一种IGBT用高产能单晶硅晶圆片加工方法。
背景技术
在全球信息化和经济全球化的进程中，以通信业、计算机业、网络业、家电业为代表的信息技术，获得了飞速发展，大规模集成电路的应用，肖特基、金属-氧化物-半导体场效应晶体管(简称MOS)等大功率器件大量的应用，因此大尺寸重掺杂硅单晶片的需求量呈逐年上涨的状态。
大尺寸重掺杂硅单晶片的主要加工流程包括：单晶生长→滚磨→切片→倒角→磨片→腐蚀→背损伤→背封→去边→抛光→清洗→包装等，其中抛光方法是一个必不可少的步骤。抛光的主要作用是去除前道工序酸腐蚀留下的损伤层，使得硅片表面形成比较光亮的镜面，如果酸腐蚀后的损伤层较深，抛光的去除量就会变大，从而使得抛光时间变长，单位时间内的产出量就会变低。抛光产能是单晶硅晶圆抛光片生产的关键指标，提高抛光产能可摊薄固定成本，降低生产成本，也有利于满足日益增长的市场需要。
目前所采用的工艺流程中抛光片去除量大约为15-22μm，抛光时间长约0-50min/run，存在单位时间内出片率低，单晶硅晶圆抛光片的产能低等问题。因此研发新型的IGBT用抛光片的加工方法，提高无蜡抛光设备的产能，是当今市场的一种迫切需求。
发明内容
本发明创造目的是针对目前抛光片去除量大、抛光时间长、单位时间内出片率低等问题，对现有的抛光片加工流程和加工方法进行改进，通过减少原料磨片的损伤层深度来降低抛光时间，在保证产品的质量的前提下缩短了加工时间，提高了产品产量。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：
一种IGBT用高产能单晶硅晶圆片加工方法，其特征在于：所述方法的工艺流程为磨片→单面研磨→酸腐蚀→背损伤→背封→去边→抛光→检查包装。
所述方法的具体操作步骤如下：
(1)磨片后，对硅片进行5μm厚度的分档；
(2)对分档后的磨片进行单面研磨；
(3)对经过单面研磨后的硅片进行酸腐蚀，去除量为32±2μm；
(4)对经单面研磨后的硅片进行返抛片加工程序加工，抛光去除量为7-10μm；
(5)对产品进行清洗后检验测量，然后包装。
所述单面研磨过程的具体操作是先使用325#砂轮将硅片进行粗研磨削掉10-15μm；然后使用1500#砂轮在粗研的基础上对硅片进行精单面研磨削掉10-15μm。
所述酸腐蚀过程所采用混酸比例为HF:HNO3:HAC＝0.5-1.7:0.4-2:2-3.5，腐蚀时间为30-70s，水洗时间为100-350s。
优选地，所述酸腐蚀过程所采用混酸比例为HF:HNO3:HAC＝1:1:2，腐蚀时间为40s，水洗时间为240s。
本发明创造具有的优点和积极效果是：经研究得出磨片的损伤层大概在20μm左右，而经过单面研磨设备研磨后硅片的损伤层大约在2μm，因此本发明通过调整整个加工过程的工艺流程，将无蜡抛光设备与单面研磨配合生产，减少了原料磨片的损伤层深度，使得抛光去除量减少，在保证产品的质量的前提下缩短了加工时间，从而提高了无蜡抛光工序的产能，增加了收益。
具体实施方式
本发明主要是针对6英寸重掺杂产片，以下结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例：
本实施例是对6英寸625μm厚的重掺杂片的加工流程进行详细描述：
(1)实验硅片：6英寸直拉硅磨片，电阻率：0.02-0.04Ω.cm，厚度690±5μm，数量：120片。
(2)加工设备：酸腐机，单面研磨设备，无蜡抛光机。
(3)辅助材料：325#研磨轮，1500#研磨轮，混酸，陶瓷盘、粗抛光液、精抛光液、模板、INSERT(抛光用垫片)，DIW(去离子水)。
(4)方法参数设定：
a)单面研磨：
b)酸腐：混酸比例：HF:HNO3:HAC＝1:1:2，腐蚀时间：40s，水洗时间：240s；
c)背损伤：使用Al2O3，背损伤密度为：≥5×106ea/cm2；
d)背封：背封膜厚度：5000±500A；
e)去边：使用自动去边机加工，去边量为：1.0±0.5mm；
f)抛光：
(5)具体操作步骤：
a)磨片后，为了后续能够进行单面研磨要对硅片进行5μm厚度的分档，使得在单面研磨过程中设备不会因为测试传感器自身精度误差而停机；
b)对单面研磨设备进行暖机20分钟以上，再试加工3片陪片，检测设备的状态，无问题后按照(4)中所给方法参数对方法设备进行设置，对于已分完厚度档的磨片进行加工，先使用325#砂轮对磨片后的硅片进行粗研磨削掉10-15μm；然后使用1500#砂轮在粗研的基础上进行精研磨削掉10-15μm，经过单面研磨后的硅片损伤层大约为2μm，比磨片的损伤层要少大约18μm；
c)将经过单面研磨后的硅片进行酸腐蚀，去除硅片表面残留的硅粉等杂物，所采用混酸比例为HF:HNO3:HAC＝1:1:2，腐蚀时间：40s，水洗时间：240s，去除量为32±2μm，TTV＜2μm；
d)将酸腐后的硅片进行检验，正、背表面无划伤、蹭伤、沾污等缺陷；
e)对硅片进行背面喷砂处理，并制作监控片，保证背损伤的质量；
f)经过背损伤的硅片进行清洗，清洗后的硅片进行等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)，制作监控片，保证背封膜的质量；
g)使用自动去边设备进行去边，在加工过程中严格进行自检，保证加工质量；
h)使用无蜡抛光设备进行加工，按照上述方法设定进行设置，抛光的总去除量为8±2μm，抛光后进行清洗和ADE7200的测试。
通过上述工艺流程，经检验，6英寸625μm厚的重掺杂抛光片的质量参数见表1，客户要求的质量参数见表2。
表1 6英寸625μm厚的重掺杂抛光片质量参数
表2客户要求的质量参数
通过表1、表2可以看出：采取本工艺流程加工的6英寸625μm厚的重掺杂抛光片的质量参数达到的质量指标达到并超过客户要求的质量指标。
以上加工方法是以无蜡抛光机为实验机台，其中所用其他设备均为本行业通用设备。根据上述说明，结合本领域公知技术，即可实现本发明。
以上对发明的一个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IGBT用高产能单晶硅晶圆片加工方法，其特征在于：所述方法的工艺流程为磨片→单面研磨→酸腐蚀→背损伤→背封→去边→抛光→检查包装；具体操作步骤如下：
(1)磨片后，对硅片进行5μm厚度的分档；
(2)对分档后的磨片进行单面研磨；
(3)对经过单面研磨后的硅片进行酸腐蚀，去除量为32±2μm；
(4)对经单面研磨后的硅片进行返抛片加工程序加工，抛光去除量为7-10μm；
(5)对产品进行清洗后检验测量，然后包装。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述单面研磨过程的具体操作是先使用325#砂轮将硅片进行粗研磨削掉10-15μm；然后使用1500#砂轮在粗研的基础上对硅片进行精研磨削掉10-15μm。
3.如权利要求1-2任一项所述的加工方法，其特征在于：所述酸腐蚀过程所采用混酸比例为HF:HNO3:HAC＝0.5-1.7:0.4-2:2-3.5，腐蚀时间为30-70s，水洗时间为100-350s。
4.如权利要求1-2任一项所述的加工方法，其特征在于：所述酸腐蚀过程所采用混酸比例为HF:HNO3:HAC＝1:1:2，腐蚀时间为40s，水洗时间为240s。
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