專利名稱：一種用hf和冰乙酸配制的腐蝕液去除晶圓邊緣氧化膜的方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶圓硅拋光片的背處理技術，特別涉及一種用HF和冰乙酸配制的腐蝕液去除晶圓邊緣氧化膜的方法。
背景技術：
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，對拋光片以及后道外延和器件的良率起著至關重要的作用因為背封工藝過程造成的倒角面、硅片正面的Sio2W殘留，甚至硅片背面邊緣的SiO2殘留都可能成為外延生長過程中的成核中心，在邊緣形成多晶、非晶(無定形態硅);從而影響了外延質量，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，目前國內晶圓制造廠家在邊緣氧化膜去除處理技術都有各自的局限性，通常包括如下方法
方法1是用HF氣體在反應室內將硅片邊緣的氧化膜去除(文中簡稱反應室去邊技術)，該技術的缺點是不容易控制HF的用量，不利于控制成本，也可能對操作員工造成傷害； 也無法精確控制HF去除范圍。有的采用采用人工貼附的方法(文中簡稱貼膜式去邊技術) 將不被HF腐蝕的圓形塑料藍膜粘附到硅片和吸盤表面，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；但由于專用的圓形塑料藍膜規格有限且成本很高，而且該制程精度控制完全取決于人工貼附圓形塑料藍膜是否準確，對操作人操作要求很高，都不利于大規模量產。方法2是將放有晶圓硅片的片架對準轉輪，使硅片與轉輪接觸，利用轉輪帶動裝有硅片的片架轉動，轉輪的下方設有氫氟酸槽，在轉輪轉動的同時，硅片邊緣上的SiO2膜被 HF刻蝕(文中簡稱滾輪式去邊技術)；這種技術雖能確保背面中央的背封SiO2膜不被去除， 但由于該方法難以精確控制SiO2膜的去除范圍，其邊緣往往參差不齊，加工合格率較低；通常是通過調節HF槽內HF的濃度和調節風箱排風速度控制箱體內氫氟酸的濃度的方法來改善這種狀況，但效果往往有限。滾輪式去邊設備的腐蝕原理是滾輪上的布袋在氫氟酸槽內浸上氫氟酸溶液，再利用轉輪上布袋浸有的氫氟酸及布袋揮發出的氟化氫氣體與硅片邊緣的氧化膜發生作用，
Si02+6HF=H2SiF6 +2Η20(1)
從而去除掉邊緣的氧化膜。而由于水是HF和SiO2的反應生成物，溶液中的H2O作為化學反應生成物促使反應向逆反應方向進行，所以需要腐蝕液中含有較高濃度的氫氟酸保證反應速率，使HF溶液作用的范圍達到要求的腐蝕寬度；另一方面，如果腐蝕液中HF濃度過高，揮發出的HF氣體會迅速溶于硅片表面吸附的水蒸氣中，生成氟離子(F—)，發生反應， Si02+4HF=SiF4+2H20(2)對更寬區域的氧化膜進行刻蝕；因此，HF腐蝕液的濃度就變得很難選擇，如果濃度太低，HF溶液作用的范圍就太短達不到要求的腐蝕寬度；而如果濃度太高，氟化氫氣體使去除氧化層的范圍過寬同樣達不到生成要求。因此，如何克服上述方法的不足，保留其優點，使邊緣氧化膜去除處理技術突破傳統技術，就成為了本技術領域的技術人員所要研究和解決的問題。
發明內容
本發明的目的是針對拋光片晶圓邊緣氧化膜去除技術現狀，提供一種過程簡單、 高效、成本低新工藝，新工藝采用將氫氟酸腐蝕液中加入冰乙酸來控制氫氟酸及氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達到控制滾輪式去邊機背封SW2膜邊緣去除量的目的。本發明是通過這樣的技術方案實現的一種用HF和冰乙酸配制的腐蝕液去除晶圓邊緣氧化膜的方法，其特征在于，用HF與冰乙酸混合配置腐蝕液替代傳統的HF與水混合的腐蝕液進行晶圓邊緣氧化膜去除處理，包括如下步驟
A、配制冰乙酸和HF的混合溶液，將其倒入滾輪式去邊機的酸槽內；冰乙酸為98%，AR 級；HF為40%-49%，AR級；配比為數據為，冰乙酸HF=1:1至15:1 ；
B、將裝有晶圓硅片的片架裝入滾輪式去邊機，轉動轉輪，使轉輪上布袋浸有的氫氟酸與硅片氧化膜邊緣發生反應；
C、取出片架，清洗，檢驗邊緣去除效果。本發明的優點及效果本發明用HF與冰乙酸混合配置腐蝕液替代傳統的HF與水混合的腐蝕液，這樣由于腐蝕液中沒有反應生成物H2O的存在，就可以在維持同種腐蝕速率的條件下降低腐蝕液中HF的含量；另外由于冰乙酸同樣具有揮發性，能抑制HF的揮發， 從而減輕對硅片更寬邊緣的刻蝕。這樣結合調節風箱的排風速度的傳統手段，可以制備出邊緣整齊去邊量適中的邊緣氧化膜去除晶圓硅片。這種腐蝕液突破了傳統滾模式去邊技術難以克服的邊緣參差不齊，加工合格率較低的瓶頸。在彌補該項短板之后，滾輪式去邊技術對比其他去邊技術都有著明顯的優勢對比反應室去邊技術，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；對比貼膜式去邊技術，不需要昂貴的塑料藍膜，節約了成本也不會受到其規格的約束，而且采用半自動設備克服了手貼精度的局限性。本發明將氫氟酸腐蝕液中加入冰乙酸來控制氫氟酸及氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達到控制滾輪式去邊機背封SiA膜邊緣去除量的目的，突破其技術瓶頸。應用本發明的腐蝕液后的滾輪式去邊技術，可以用于大規模集成電路及分立器件所用的拋光片的制備。 該方法成本低，生產效率高，實用性強，是一種適用于大規模工業生產的去除背面邊緣SiO2 膜的技術。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發明，結合實施例詳細描述本發明 實施例1
將氫氟酸腐蝕液中加入冰乙酸來控制氫氟酸及氟化氫蒸汽的腐蝕速度，從而達到控制滾輪式去邊機背封SiA膜邊緣去除量的目的。具體制備過程如下1)準備背損傷、背封之后的6英寸(直徑150mm)厚度為642μ m,摻雜劑為Sb，<100>晶向，電阻率為0. 01-0. 02的單晶硅片作為原料；
2)配制腐蝕液，冰乙酸為98%，AR級；HF為49%，AR級；配比為冰乙酸HF=6.8:1 ；將腐蝕液倒入滾輪式去邊機腐蝕盒中；
3)用理片器理片；上片，將裝有硅片的片藍裝到滾輪式去邊機裝載臺上；
4)開動位于片架上方的風機，風箱風扇轉速設定為2000轉/分鐘，控制調節箱體內空氣中氟化氫氣體的濃度；
5)開動點擊，滾輪轉速設定為35轉/分鐘，轉動轉輪，帶動片架內硅片轉動，轉輪上的布袋從腐蝕槽浸染了 HF和冰乙酸混合腐蝕液，然后在硅片轉動的同時與硅片背面的氧化膜邊緣發生反應；
6 )取出片架，用純水沖洗掉硅片表面殘留的HF，甩干；
7)檢測晶圓氧化膜邊緣；
8)倒掉腐蝕液，裝入傳統的HF腐蝕液，HF為49%，AR級，配比為5 1，重復3) -7)的實施過程，其去除邊緣氧化膜效果；
9)經對比，本發明的腐蝕液較之傳統腐蝕液，其邊緣平滑，無參差不齊現象；
10)按照1)-7)的方法實施800片的小批量生產，合格率達到97.88%，說明該方法是一種適用于大規模工業生產的去除背面Si02膜的技術。待硅片晶圓為背損傷、背封之后的腐蝕片，腐蝕片為但不限于6英寸(直徑 150mm)單晶硅片，厚度從300μπι至160(^!11，摻雜劑為六8，？，釙或隊晶向為<100>或<111>， 電阻率從10_4至IO4 Ω ；
冰乙酸為98%，AR級；HF為40%-49%，AR級；配比為冰乙酸HF=1 1至15 1。滾輪式去邊機由槽體、支架、滾輪、腐蝕液槽、風箱等組成，滾輪轉速設定為10至 90轉/分鐘，風箱風扇轉速設定為1000至5000轉/分鐘。該方法可用于各種規格的晶圓單晶硅片邊緣氧化膜去除技術，該邊緣氧化膜去除晶圓硅片制備出的拋光片可以用于但不限于大規模集成電路及分立器件的原材料。上述詳細說明是有關本發明的具體說明，凡未脫離本發明精神的任何等效實施或變更，均屬于本發明的內容范圍。
權利要求
1. 一種用HF和冰乙酸配制的腐蝕液去除晶圓邊緣氧化膜的方法，其特征在于，用HF與冰乙酸混合配置腐蝕液替代傳統的HF與水混合的腐蝕液進行晶圓邊緣氧化膜去除處理， 包括如下步驟A、配制冰乙酸和HF的混合溶液，將其倒入滾輪式去邊機的酸槽內；冰乙酸為98%，AR 級；HF為40%-49%，AR級；配比為數據為，冰乙酸HF=1:1至15:1 ；B、將裝有晶圓硅片的片架裝入滾輪式去邊機，轉動轉輪，使轉輪上布袋浸有的氫氟酸與硅片氧化膜邊緣發生反應；C、取出片架，清洗，檢驗邊緣去除效果。
全文摘要
本發明涉及一種用HF和冰乙酸配制的腐蝕液去除晶圓邊緣氧化膜的方法，包括如下步驟A、配制冰乙酸和HF的混合溶液，將其倒入滾輪式去邊機的酸槽內；冰乙酸為98%，AR級；HF為40%-49%，AR級；配比為數據為，冰乙酸HF=1:1至15:1；B、將裝有晶圓硅片的片架裝入滾輪式去邊機，轉動轉輪，使轉輪上布袋浸有的氫氟酸與硅片氧化膜邊緣反應；C、取出片架，清洗，檢驗邊緣去除效果，應用本發明的腐蝕液后的滾輪式去邊技術，可以用于大規模集成電路及分立器件所用的拋光片的制備。該方法成本低，生產效率高，實用性強，是一種適用于大規模工業生產的去除背面邊緣SiO2膜的技術。
文檔編號H01L21/306GK102446736SQ20111042055
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉建偉, 劉振福, 張俊生, 董建斌 申請人:天津中環領先材料技術有限公司