一種避免硅片引線孔發白的結構及工藝處理方法
【專利說明】
[0001]
技術領域
[0002] 本發明涉及一種避免硅片引線孔發白的結構及工藝處理方法，尤其涉及一種三極 管硅片引線孔發白的工藝處理方法。
【背景技術】
[0003] 在三極管的制造過程中，經常會出現一種現象，即硅片的金屬層在不同的區域（即 在N型摻雜區、P型摻雜區以及氧化層表面）顯示的金屬色澤有明顯差異，稱之為引線孔發 白。由于引線孔發白現象的出現，使得硅片表面存在嚴重的色差，在進行后續的工藝處理如 打線的過程中，會導致設備識別出現嚴重判斷錯誤的問題，從而導致打線中斷或者誤操作， 嚴重影響了三極管硅片封裝良率。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種硅片引線孔發白的 工藝處理方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其 特征是，硅片蒸發處理工藝前，降低硅片上引線孔表面結構與氧化層之間的差異。
[0006]在硅片蒸發處理工藝前，在引線孔表面形成一層氧化層。
[0007]硅片在清洗工藝時，在引線孔表面形成一層氧化層。
[0008] 清洗硅征時，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀釋的氫氟酸的水溶液，氫氟酸HF與 水的配比為1:20; 再采用SH液或者SC-1液生成氧化層； SH液:是硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液，配比為4:1; SC-1:是氨水、雙氧水和水的混合液，NH3H2〇:H2〇2:H2〇的配比為1:1:5。
[0009]通過降低蒸發臺腔室內的真空度改變引線孔處硅接觸層表面結構。
[0010]對硅片進行蒸發處理工藝時，裝載晶圓后，對蒸發臺腔室內抽真空的真空度不超 過5E_6Torr〇
[0011]對蒸發臺腔室內抽真空后，對腔室加熱后，再次抽真空的真空度不超過2E-6 Torr〇
[0012] -種避免硅片引線孔發白的結構，其特征是，在硅片摻雜區表面生成一氧化層，阻 擋金屬與裸硅片摻雜區的直接接觸。
[0013]在金屬與重摻雜的裸硅片的接觸界面，增加氧化層作為緩沖層。
[0014]所述氧化層為去除裸硅片表面的自然氧化層后由氧化劑氧化生成的緩沖層。所述 緩沖層由硫酸與雙氧水H2O2的混合溶液氧化生成。
[0015]氫氟酸的水溶液對硅片表面在空氣中裸露形成的自然氧化層進行去除(該層自然 氧化層對器件有害），再由硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液在清洗過程中對硅片表面進行微氧 化，從而形成金屬與重摻雜裸硅表面接觸中的緩沖層。
[0016]本發明所達到的有益效果： 采用本發明的硅片引線孔發白的工藝處理方法，可以減少甚至完全避免引線孔發白現 象的出現，使硅片表面沒有明顯色差，避免了后續工藝中設備識別硅片時因色差導致的判 斷處理錯誤，提高了硅片封裝良率。
【附圖說明】
[0017]圖1為引線孔發白的結構表象； 圖2為減少引線孔發白的一實施例。
【具體實施方式】
[0018]下面對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方 案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0019]本實施例中針對于三極管在制造過程中，出現的硅片引線孔發白現象，進行了大 量的試驗和探索研究。下面僅給出部分試驗的探索過程： 一、初步試驗： 1個批次的晶圓分在兩個不同型號的蒸發臺上采用相同的工藝，S778設備不會出現引 線孔發白現象，S779設備則會出現引線孔發白。針對于此，分別對兩臺設備在工藝參數淀積 速率、溫度、行星架轉速、真空等方面進行調整，發現這些工藝參數的變化調整均對引線孔 發白現象沒有明顯影響和變化。
[0020] 于是從設備方面尋找途徑。做了以下試驗： 更換試驗中使用的設備配件，其中包括了 ：電子槍燈絲、行星架、擋板等，發現這些設備 配件的變化調整對引線孔發白現象也沒有明顯影響和變化。
[0021] 二、分析研究 后續多次采用S778設備臺子進行三極管硅片的制造，其中，蒸發工藝采用的工藝方案 為:晶圓（即硅片)清洗后放置于蒸發臺的腔室中，抽真空-抽真空至5E-7托(Torr)-對腔 室加熱-保證腔室150攝氏度-抽真空至IE-6Torr-開始對晶圓蒸發，也陸續發現了許多 引線孔發白的芯片。
[0022] 由于硅表面與氧化層表面的問題？ 參照其他L770設備的蒸發臺加熱方式(L770設備在高閥打開的瞬間就開始了對腔室的 加熱），制定采用S778設備的進行三極管制造蒸發工藝的改進方案為： 裝載晶圓后，對蒸發臺腔室抽真空-抽真空至5E-6Torr-對腔室加熱-保證腔室為 150攝氏度-抽真空至2E-6Torr-開始對晶圓進行蒸發。
[0023]通過使用該改進方案，在所跟蹤的7個工作日中出現引線孔發白的現象已經遠遠 小于之前出現的比例(但還是不能杜絕）。
[0024] 三、推測原因 該現象的最可能原因分析： 氧化層Oxide:屬于玻璃體結構； 單晶EPI:屬于晶體結構，長程有序。
[0025]三極管硅片的發射極E、基極B區域是EPI后重摻的結果，存在晶體結構，但是也可 能在EPI后的不斷的摻雜、熱過程、刻蝕etch等后，使得晶體表面發生變化，晶體結構被破 壞，變成短程有序或者無序排列。或者也可能結構保持不變。
[0026]從而推測出了引線孔發白現象的產生原因，是由于引線孔1的表面結構異于氧化 層Oxide的表面結構產生了引線孔發白現象，如圖1所示。
[0027]四、采取措施 由此可以分析得出，引線孔發白現象是金屬層與重摻硅(晶體)接觸的正常形態。
[0028]當蒸發設備真空度不高、不好時，蒸發過程中A1原子進行硅片表面淀積排列，由于 較差的真空度導致Si晶體表面被氧化或者其他雜質淀積到硅片的硅接觸層，使得其表面接 近于氧化層的表面結構，淀積出來的硅片表面就趨于一致。當蒸發設備真空度很好時，A1原 子順利到達硅片表面且Si晶體表面沒有發生任何變化，則出現了引線孔發白的現象。
[0029]根據上述理論分析：消除（或減少）引線孔發白的主要措施是改善A1-硅接觸層表 面。
[0030] 具體措施有： 1、降低蒸發設備真空，使用該方案并不能完全消除引線孔發白，只能降低引線孔發白 的比例；另外，該方案雖然可以在一定程度上抑制孔發白，但是真空度較低會使得硅片表面 有可能被污染。
[0031] 2、在蒸發前給引線孔1表面形成一層薄氧化層2,如圖2所示，目的是使得Si表面與 氧化層表面一致，具體方案是： 將蒸發工序的清洗工藝更改為：HF溶液+SH液(或者SC-1液）。這樣生成的自然氧化 層，以達到改善鋁與硅接觸層的表面。
[0032]HF:稀釋的氫氟酸的水溶液，一般HF與H20的配比為1:20; SH液:是硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液，配比為4:1; SC-1:是氨水、雙氧水和水的混合液，NH3H2〇:H2〇2:H2〇的配比為1:1:5)。
[0033]通過更改清洗條件杜絕引線孔發白出現的幾率，而且經多次試驗測試，更改清洗 條件不會對芯片的接觸(電參數)產生影響，產品參數正常。
[0034]五、實驗驗證 為了驗證推測原理和分析的正確性，又進行了多次試驗對比，以下僅列出一次試驗對
使用S778設備進行金屬的淀積，每批次/爐來進行蒸發， 在進行蒸發完畢后，對上述4個批次進行全檢，有以下現象：
可以看出：只有使用清洗方式(SC-ι液+HF溶液）的硅片蒸發后才出現了引線孔發白現 象，而清洗方式(HF溶液+SC-1液)的沒有出現一片出現引線孔發白的現象。
[0035]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，硅片蒸發處理工藝前，降低硅 片上引線孔表面結構與氧化層之間的差異。2. 根據權利要求1所述的避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，在硅片蒸發 處理工藝前，在引線孔表面形成一層氧化層。3. 根據權利要求1所述的避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，硅片在清洗 工藝時，在引線孔表面形成一層氧化層。4. 根據權利要求3所述的避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，清洗硅征 時，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀釋的氫氟酸的水溶液，氫氟酸HF與水的配比為1:20; 再采用SH液或者SC-1液生成氧化層； SH液:是硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液，配比為4:1; SC-1:是氨水、雙氧水和水的混合液，NH3H2〇:H2〇2:H2〇的配比為1:1:5。5. 根據權利要求1所述的避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，通過降低蒸 發臺腔室內的真空度改變引線孔處硅接觸層表面結構。6. 根據權利要求5所述的避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，對硅片進行 蒸發處理工藝時，裝載晶圓后，對蒸發臺腔室內抽真空的真空度不超過5E-6Torr。7. 根據權利要求6所述的避免硅片引線孔發白的工藝處理方法，其特征是，對蒸發臺腔 室內抽真空后，對腔室加熱后，再次抽真空的真空度不超過2E-6Torr。8. -種避免硅片引線孔發白的結構，其特征是，在硅片摻雜區表面生成一氧化層，阻擋 金屬與硅片摻雜區的直接接觸。9. 根據權利要求8所述的避免硅片引線孔發白的結構，其特征是，在金屬與重摻雜的裸 硅片的接觸界面，設置所述氧化層作為緩沖層。10. 根據權利要求9所述的避免硅片引線孔發白的結構，其特征是，所述氧化層為去除 裸硅片表面的自然氧化層后由氧化劑氧化生成的緩沖層。
【專利摘要】本發明公開了一種避免硅片引線孔發白的結構及工藝處理方法，硅片蒸發處理工藝前，降低硅片上引線孔表面結構與氧化層之間的差異。采用本發明避免硅片引線孔發白的結構及工藝處理方法，可以減少甚至完全避免引線孔發白現象的出現，使硅片表面沒有明顯色差，避免了后續工藝中設備識別硅片時因色差導致的判斷處理錯誤，提高了硅片封裝良率。
【IPC分類】H01L21/768, H01L21/02, H01L23/48
【公開號】CN105448819
【申請號】CN201610007830
【發明人】張衛平, 陳強, 張復才
【申請人】江蘇博普電子科技有限責任公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月6日