CN104934315B - 一种晶体硅湿法氧化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅湿法氧化工艺,提供一种新的氧化化学溶液组分,通过更改去磷硅片工艺步骤顺序(依次包括上料、去磷硅玻璃、喷淋漂洗、边缘刻蚀、喷淋漂洗、碱洗、喷淋漂洗、湿法氧化、喷淋漂洗、干燥、下料等步骤)。本发明提供氧化化学溶液配方,合理的设计工艺,减少残留的磷硅玻璃等对氧化化学药液的影响,确保氧化钝化效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅湿法氧化工艺。
背景技术
传统的晶体硅刻蚀及氧化工艺流程,包括以下几个步骤:上料 -湿法刻边 - 喷淋漂洗1 – 碱洗 – 喷淋漂洗2 – 去磷硅玻璃 – 喷淋漂洗3 –湿法氧化 –喷淋漂洗4 - 干燥– 下料。存在的问题是由于残留的磷硅玻璃等,污染氧化化学药液,导致钝化效果不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的氧化化学溶液配方,通过更改去磷硅片工艺步骤顺序,减少残留的磷硅玻璃等对氧化化学药液的影响确保氧化钝化效果。
本发明的技术解决方案是:
一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:依次包括以下步骤:
(1)上料 :将晶体硅片放入在线式湿化学设备轨道;
(2)去磷硅玻璃:在室温条件下,将晶体硅片浸泡于HF溶液,去除晶体硅两面及各边的磷硅玻璃;
(3)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(4)边缘刻蚀:用由HF酸、HNO3酸、H2SO4酸组成的刻蚀溶液进行边缘刻蚀;
(5)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(6)碱洗:去多孔硅,中和酸;
(7)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(8)湿法氧化:采用氧化化学溶液进行氧化处理;
(9)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(10)干燥:高温压缩空气干燥;
(11)下料,准备流入下道工序。
步骤(2)中,在室温条件下,将晶体硅片浸泡于浓度为1%~10%的HF溶液,去除晶体硅两面及各边的磷硅玻璃,表面为疏水状态。
步骤(3)中,在室温条件下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除磷硅玻璃残留及HF酸。
步骤(5)中,在室温条件下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除HF酸、HNO3酸、H2SO4酸残留。
步骤(6)中,在温度20℃~25℃的条件下,用0.1%~6%的KOH溶液,去多孔硅,中和前道的酸,处理时间为10秒~60秒。
步骤(8)中,氧化化学溶液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气0~1%;次氯酸0~3%;氯酸0~1%;盐酸0~20%;双氧水0~3%;臭氧0~2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0~0.5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0~0.5%;余量为水;氧化处理时,将上述氧化化学溶液与纯水按体积比1 : 1~20混合使用,氧化处理时间为5秒~90秒。
氧化化学溶液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气0.1~1%;次氯酸0.1~3%;氯酸0.1~1%;盐酸0.1~20%;双氧水0.1~3%;臭氧0.1~2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0.1~0.5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.1~0.5%;余量为水。
步骤(10)中,通过30℃~80℃的压缩空气干燥硅片表面。
步骤(4)中,刻蚀溶液中HF的浓度为1%~10%,HNO3的浓度为10%~30%,H2SO4的浓度为10%~30%,余量为纯水,处理时间为60秒~130秒。
本发明晶体硅片通过湿法氧化工艺,完成氧化过程,制备出均匀的具有很好钝化效果的二氧化硅膜。
本发明确保湿法氧化其钝化效果,后期可进行热处理或者退火等工艺。
本发明提供一种新的氧化化学溶液配方,具有合理的设计工艺步骤,减少残留的磷硅玻璃等对氧化化学药液的影响,确保氧化钝化效果,工艺成本低,设备要求简单。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种晶体硅湿法氧化工艺,依次包括以下几个步骤:
(1)上料 :将晶体硅片放入在线式湿化学设备轨道;
(2)去磷硅玻璃:在室温条件下,将晶体硅片浸泡于浓度为1%~10%(例1%、5%、10%)的HF溶液,处理时间为20秒~90秒(例20秒、60秒、90秒),去除晶体硅两面及各边的磷硅玻璃,表面为疏水状态;
(3)喷淋漂洗1:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立)注入,漂洗去除磷硅玻璃残留及HF酸;
(4)边缘刻蚀:用HF酸,HNO3酸,H2SO4酸组成的刻蚀溶液,刻蚀溶液中HF的浓度为1%~10%(例1%、5%、10%),HNO3的浓度为10%~30%(例10%、20%、30%),H2SO4的浓度为10%~30%(例10%、20%、30%),余量为纯水,处理时间为60秒~130秒(例60秒、100秒、130秒);具有去掉硅片背面及周边p-n结的作用;
(5)喷淋漂洗2:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立)注入,漂洗去除HF酸,HNO3酸,H2SO4酸等残留;
(6)碱洗:在温度20℃~25℃(例20℃、22℃、25℃)的条件下,用0.1%~6%(例0.1%、3%、6%)的KOH溶液,去多孔硅,中和前道的酸,处理时间为10秒~60秒(例10秒、30秒、60秒);
(7)喷淋漂洗3:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立)注入,漂洗去除碱及金属离子;
(8)湿法氧化:采用氧化化学溶液进行氧化处理;氧化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:氯气0.1%;次氯酸2%;氯酸1%;盐酸10%;双氧水0.1%;臭氧1%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0.1%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.3%;余量为水;氧化处理时,将上述氧化化学溶液与纯水按体积比1 : 1~20(例1:1、1:10、1:20)混合使用,氧化处理时间为5秒~90秒(例5秒、50秒、90秒),生长不同厚度的均匀的氧化层;
(9)喷淋漂洗4:纯水喷淋漂洗,在室温条件下,循环水由喷洒管(上方和下方独立)注入,漂洗去除氧化化学药液残留;
(10)干燥:通过30℃~80℃(例30℃、50℃、80℃)的压缩空气干燥硅片表面,不影响下道工序工艺效果;
(11)下料,晶体硅片通过湿法氧化工艺,完成氧化过程,制备出均匀的具有很好钝化效果的二氧化硅膜,准备流入下道工序;
为确保湿法氧化其钝化效果,后期还可进行热处理或者退火等工艺。
实施例2
氧化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:氯气0.5%;次氯酸3%;氯酸0.1%;盐酸20%;双氧0.1%;臭氧1%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0.3%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.5%。其余同实施例1。
实施例3:
氧化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:氯气1%;次氯酸0.1%;氯酸0.5%;盐酸1%;双氧水3%;臭氧2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0.5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.1%。其余同实施例1。
实施例4:
氧化化学溶液有下列质量百分比的成分混合组成:次氯酸1.5%;氯酸0~1%;盐酸13%;双氧水1%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0.5%。其余同实施例1。
Claims (9)
1.一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:依次包括以下步骤:
(1)上料:将晶体硅片放入在线式湿化学设备轨道;
(2)去磷硅玻璃:在室温条件下,将晶体硅片浸泡于HF溶液,去除晶体硅两面及各边的磷硅玻璃;
(3)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(4)边缘刻蚀:用由HF酸、HNO3酸、H2SO4酸组成的刻蚀溶液进行边缘刻蚀;
(5)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(6)碱洗:去多孔硅,中和酸;
(7)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(8)湿法氧化:采用氧化化学溶液进行氧化处理;
(9)喷淋漂洗:纯水喷淋漂洗;
(10)干燥:高温压缩空气干燥;
(11)下料,准备流入下道工序。
2.根据权利要求1所述的晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(2)中,在室温条件下,将晶体硅片浸泡于浓度为1%~10%的HF溶液,去除晶体硅两面及各边的磷硅玻璃,表面为疏水状态。
3.根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(3)中,在室温条件下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除磷硅玻璃残留及HF酸。
4.根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(5)中,在室温条件下,循环水由喷洒管注入,漂洗去除HF酸、HNO3酸、H2SO4酸残留。
5.根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(6)中,在温度20℃~25℃的条件下,用0.1%~6%的KOH溶液,去多孔硅,中和前道的酸,处理时间为10秒~60秒。
6.根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(8)中,氧化化学溶液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气0~1%;次氯酸0~3%;氯酸0~1%;盐酸0~20%;双氧水0~3%;臭氧0~2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0~0.5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0~0.5%;余量为水;氧化处理时,将上述氧化化学溶液与纯水按体积比1:1~20混合使用,氧化处理时间为5秒~90秒。
7.根据权利要求6所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:氧化化学溶液由下列质量百分比的成分混合组成,氯气0.1~1%;次氯酸0.1~3%;氯酸0.1~1%;盐酸0.1~20%;双氧水0.1~3%;臭氧0.1~2%;含氟表面活性剂全氟癸烯对氧苯磺酸钾盐0.1~0.5%;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.1~0.5%;余量为水。
8.根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(10)中,通过30℃~80℃的压缩空气干燥硅片表面。
9.根据权利要求1所述的一种晶体硅湿法氧化工艺,其特征是:步骤(4)中,刻蚀溶液中HF的浓度为1%~10%,HNO3的浓度为10%~30%,H2SO4的浓度为10%~30%,余量为纯水,处理时间为60秒~130秒。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |