CN104766793B - 一种酸槽背面硅腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种酸槽背面硅腐蚀方法，涉及半导体制造领域。其中酸槽背面硅腐蚀方法包括：将减薄后的硅片放入通入兆声波的去离子水中；将经过所述通入兆声波的去离子水的硅片放入酸槽进行腐蚀；将所述经过腐蚀的硅片放入冲水槽中进行冲水清洗，完成硅腐蚀。通过改善工艺流程、改造片架结构，增加氮气鼓泡及改进冲水方式的方法，使简易酸槽背面硅腐蚀满足品质要求，降低硅片背面形成色差、水痕、片架印等表观缺陷的可能性，提高生产的经济效益。

Description

一种酸槽背面硅腐蚀方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种酸槽背面硅腐蚀方法。

背景技术

简易酸槽(Wet Bench)不同于旋转式腐蚀机(SEZ之类)，作业DMOS/IGBT/肖特基产品的背面硅腐蚀工艺时经常遇见一系列的表观异常，比如背面水痕、白条、色差等。硅腐蚀酸液由硝酸、氢氟酸、冰乙酸按照一定比例配置而成，溶液浓度较高，硅腐蚀速率较快。简易酸槽无搅拌装置，水槽无鼓泡，很容易导致硅腐蚀和冲水不均匀，在硅片背面形成色差、水痕、片架印等表观缺陷。

如图1所示，减薄机完成减薄后，硅片01的背面残留大量的硅屑硅粉02，如减薄完成的硅片01直接放入酸槽进行腐蚀，大量的硅屑硅粉02与硅腐蚀液的混合物残留在硅片01表面，影响硅腐蚀的均匀性；冲水时硅屑硅粉02与硅腐蚀液的混合物沿硅片01背面的表面流下，流动中又腐蚀已完成腐蚀的硅表面，形成流水状水痕03异常，如图2所示。如图4所示，现有技术中片架外壁06与片架内夹层04的位置关系，片架内的槽位较多且片架内夹层04与硅片的接触面积较大，则硅片腐蚀面与槽位接触处易产生残留（印记）05，如图3所示。

如图5所示，简易酸槽的冲水槽07无氮气鼓泡功能，只有快排和溢流功能，冲水时（利用去离子水09）很难及时带走硅片背面的酸液及片架08上的酸液，残留酸液在溢流-快排过程中二次腐蚀硅片背面形成凹凸不平的表观异常。且原冲水模式，在第一次快排时虽能带走了硅片表面大量的酸液，但硅片表面酸的浓度仍然很高，第一次快排后残留酸液受重力影响沿硅片表面向下流形成流水痕迹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸槽背面硅腐蚀方法，使简易酸槽背面硅腐蚀满足品质要求，降低硅片背面形成色差、水痕、片架印等表观缺陷的可能性，提高了生产的经济效益。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种酸槽背面硅腐蚀方法，包括：

将减薄后的硅片放入通入兆声波的去离子水中；

将经过所述通入兆声波的去离子水的硅片放入酸槽进行腐蚀；

将所述经过腐蚀的硅片放入冲水槽中进行冲水清洗，完成硅腐蚀。

其中，所述将减薄后的硅片放入通入兆声波的去离子水中的具体步骤包括：

减薄机对硅片进行减薄；

将所述减薄后的硅片放在酸槽内的片架上；

在所述酸槽内加入所述通入兆声波的去离子水。

其中，将经过所述通入兆声波的去离子水清洗的硅片放入酸槽进行腐蚀的具体步骤包括：

将经过所述通入兆声波的去离子水的硅片放在酸槽内的片架上；

在所述酸槽内加入腐蚀所述硅片的溶液，进行腐蚀。

进一步的，所述片架内包括一个或多个槽位。

进一步的，所述槽位包括所述片架的内夹层，所述片架的内夹层与所述硅片接触，用于卡住所述硅片。

其中，将所述经过腐蚀的硅片放入冲水槽中进行冲水清洗，完成硅腐蚀的具体步骤包括：

将所述经过腐蚀的硅片放在冲水槽内的片架上；

在所述冲水槽中加入通入氮气泡的去离子水进行冲水清洗，完成硅腐蚀。

进一步的，所述冲水清洗的步骤包括：

对所述经过腐蚀的硅片进行溢流；

排出所述溢流使用的去离子水后，对所述经过溢流的硅片进行喷淋，完成冲水清洗。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明实施例的酸槽背面硅腐蚀方法中，通过改善工艺流程、改造片架结构，增加氮气鼓泡及改进冲水方式的方法，使简易酸槽背面硅腐蚀满足品质要求，降低硅片背面形成色差、水痕、片架印等表观缺陷的可能性，提高生产的经济效益。

附图说明

图1表示现有技术中减薄后硅片背面硅屑硅粉残留示意图；

图2表示现有技术中硅表面的流水状水痕示意图；

图3表示现有技术中硅片腐蚀面与槽位接触处产生的残留（印记）示意图；

图4表示现有技术中片架内夹层与片架外壁的位置关系示意图；

图5表示现有技术中简易酸槽的冲水示意图；

图6表示本发明实施例中利用去离子水与兆声波清洗硅片的示意图；

图7表示本发明实施例中改造后的片架内夹层示意图；

图8表示本发明实施例中增加氮气鼓泡后的冲水示意图；

图9表示本发明实施例的酸槽背面硅腐蚀方法的基本步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中在简易酸槽中进行硅腐蚀时，容易在硅片背面形成色差、水痕、片架印等表观缺陷的问题，提供一种酸槽背面硅腐蚀方法，通过改善工艺流程、改造片架结构，增加氮气鼓泡及改进冲水方式的方法，使简易酸槽背面硅腐蚀满足品质要求，降低硅片背面形成色差、水痕、片架印等表观缺陷的可能性，提高生产的经济效益。

如图9所示，本发明实施例提供一种酸槽背面硅腐蚀方法，包括：

步骤10，将减薄后的硅片放入通入兆声波的去离子水中；

步骤20，将经过所述通入兆声波的去离子水的硅片放入酸槽进行腐蚀；

步骤30，将所述经过腐蚀的硅片放入冲水槽中进行冲水清洗，完成硅腐蚀。

本发明的上述实施例中，去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。国际标准化组织ISO/TC147规定的“去离子”定义为：去离子水完全或不完全地去除离子物质，只要指采用离子交换树脂处理方法。现在的工艺主要采用RO反渗透的方法制取。去离子水经常用于微电子工业、半导体工业、发电工业、制药行业和实验室。本发明的具体实施例中，如图6所示，硅片进行腐蚀之前，利用通入兆声波的去离子水，将减薄后硅片背面的硅屑硅粉残留清除，提高硅腐蚀的均匀性，同时解决因硅屑硅粉而形成流水状水痕的表观异常，提高了硅腐蚀的良率。

其中，兆声波清洗不仅保持了超声波清洗的优点，还克服了超声波清洗的不足；兆声波清洗的机理是由高频(850kHz)振效应并结合化学清洗剂的化学反应对硅片进行清洗的。在清洗时，由换能器发出波长为1μm频率为0.8兆赫的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，形成不了超声波清洗那样的气泡，而只能以高速的流体波连续冲击晶片表面，使硅片表面附着的污染物的细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。进一步的，减薄后硅片背面的硅屑硅粉的清洗不仅限于上述方法，所有能够达到去除硅片上残留硅渣的方法在本发明中均适用。

本发明的上述实施例中，步骤10的具体步骤包括：

步骤101，减薄机对硅片进行减薄；

步骤102，将所述减薄后的硅片放在酸槽内的片架上；

步骤103，在所述酸槽内加入所述通入兆声波的去离子水。

本发明实施例中，随着集成技术的发展，人们对于半导体芯片的体积要求也越来越高，步骤101中利用减薄机对硅片进行减薄就是为了在满足品质要求的前提下，尽可能的减小硅片的体积；其中，对硅片的减薄操作也可采用其他方式，不仅限于减薄机，所有能够使硅片达到减薄效果的方法在本发明中均适用。

步骤102及步骤103中，通入兆声波的去离子水清除减薄后硅片背面的残留硅渣，提高硅腐蚀的均匀性；同时解决冲水时形成流水状表观异常的问题，提高硅腐蚀产品的良率，提高经济效率。

本发明的上述实施例中，步骤20的具体步骤包括：

步骤201，将经过所述通入兆声波的去离子水清洗的硅片放在酸槽内的片架上；

步骤202，在所述酸槽内加入腐蚀所述硅片的溶液，进行腐蚀。

本发明上述实施例中，为了让硅片的正反面被均匀的腐蚀，须将硅片防止于酸槽内的片架上，然后加入腐蚀液对硅片进行腐蚀。其中步骤202中，腐蚀所述硅片的溶液的类型，浓度以及使用量等可根据须腐蚀的硅片的多少、精度等因素决定，不限于一固定溶液。

进一步的，本发明的上述实施例中，所述片架内包括一个或多个槽位。

本发明实施例可运用于批量生产中，提高生产效率以增大经济效益，则片架内包括一个或多个槽位，可同时完成多个硅片的腐蚀。但现有技术中一个片架内的槽位过多，导致硅片与硅片之间的距离减小，可能导致硅片与酸液接触不充分，从而使腐蚀不均匀，降低产品良率，使产品不能满足品质要求；本发明实施例中通过减少一个片架内，槽位的个数，扩大硅片与硅片的间距，使硅片与酸液充分接触，提升腐蚀均匀性。例如，现有技术中一个片架内包括25个槽位，在保证生产效率的前提下将槽位减为13个，扩大硅片与硅片的间距，使硅片与酸液充分接触，提升腐蚀均匀性。

本发明的上述实施例中，所述槽位包括所述片架的内夹层，所述片架的内夹层与所述硅片接触，用于卡住所述硅片。

所述片架的内夹层用于卡住待腐蚀的硅片，由于现有技术中片架内夹层与硅片的接触面积过大，使硅片与酸液的接触不充分，即硅片与片架内夹层接触的地方不能与酸液反应，容易产生接触印记，影响产品质量；本发明实施例中，减小片架内夹层面积使其刚好能够卡住所述硅片，使硅片与酸液的接触最大化，尽量消除腐蚀时产生的接触印记，提高产品良率。例如，如图7所示，减去所述片架内夹层的2/3，使槽位恰好能够卡住硅片，则硅片与槽位的接触面积达到最小化，消除或减小腐蚀时的接触印记，使硅片满足品质要求，提高产品的经济效益。需要说明的是，上述减小的片架内夹层面积不仅限于举例值，所有在保证能够卡住硅片的前提下对片架内夹层面积的减小均属于本发明的保护范围。

本发明的上述实施例中，步骤30的具体步骤包括：

步骤301，将所述经过腐蚀的硅片放在冲水槽内的片架上；

步骤302，在所述冲水槽中加入通入氮气泡的去离子水进行冲水清洗，完成硅腐蚀。

如图8所示，本发明实施例中，为了使硅片背面不发生二次腐蚀，在去离子水中通入氮气，提升了冲洗效果，在第一次溢流-快排过程中可冲走硅片表面和片架上的未反应酸液，使其不能够进行二次腐蚀，解决了二次腐蚀给硅片表面造成凹凸不平的表观异常的问题，提高了产品的良率，减少了返工率，提升了经济效益。

进一步的，本发明的上述实施例中，所述冲水清洗的步骤包括：

步骤3021，对所述经过腐蚀的硅片进行溢流；

步骤3022，排出所述溢流使用的去离子水后，对所述经过溢流的硅片进行喷淋，完成冲水清洗。

本发明实施例中，改变原有的冲水方式，首先对放入冲水槽的硅片进行溢流，则去离子水将硅片表面的酸液稀释，然后快排，则可冲走大部分的酸液，使其不能形成流水痕迹，影响产品质量。快排完成后，对硅片进行喷淋清洗则既可将硅片冲洗干净，又不会产生酸蚀的流水痕迹异常。同时为了保证将硅片冲洗干净，可将步骤3021及步骤3022循环多次，以达到高品质要求。例如，新的冲水模式为，硅片从酸槽放入冲水槽后先溢流120秒，去离子水将硅片表面酸液稀释、然后快排，可以带走大部分的酸液，再溢流加喷淋、快排循环8次，即可冲洗干净硅片，同时没有酸蚀的流水痕迹异常。需要说明的是，本发明中，是否循环步骤3021及3022、循环多少次及溢流时间等可根据产品的要求精度及经济效益等综合决定，不局限于上述举例的具体数字。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种酸槽背面硅腐蚀方法，其特征在于，包括：

将减薄后的硅片放入通入兆声波的去离子水中；

将经过所述通入兆声波的去离子水的硅片放入酸槽进行腐蚀；

将所述经过腐蚀的硅片放入冲水槽中进行冲水清洗，完成硅腐蚀；

其中，将经过所述通入兆声波的去离子水的硅片放入酸槽进行腐蚀的具体步骤包括：

将经过所述通入兆声波的去离子水清洗的硅片放在所述酸槽内的片架上；

在所述酸槽内加入腐蚀所述硅片的溶液，进行腐蚀；其中，

所述片架内包括一个或多个槽位，所述槽位包括所述片架的内夹层，所述片架的内夹层与所述硅片接触，用于卡住所述硅片；并减小所述片架的内夹层面积使其刚好能够卡住所述硅片，使硅片与酸液的接触最大化。

2.根据权利要求1所述的酸槽背面硅腐蚀方法，其特征在于，所述将减薄后的硅片放入通入兆声波的去离子水中的具体步骤包括：

减薄机对硅片进行减薄；

将所述减薄后的硅片放在酸槽内的片架上；

在所述酸槽内加入所述通入兆声波的去离子水。

3.根据权利要求1所述的酸槽背面硅腐蚀方法，其特征在于，将所述经过腐蚀的硅片放入冲水槽中进行冲水清洗，完成硅腐蚀的具体步骤包括：

将所述经过腐蚀的硅片放在冲水槽内的片架上；

在所述冲水槽中加入通入氮气泡的去离子水进行冲水清洗，完成硅腐蚀。

4.根据权利要求1所述的酸槽背面硅腐蚀方法，其特征在于，所述冲水清洗的步骤包括：

对所述经过腐蚀的硅片进行溢流；

排出所述溢流使用的去离子水后，对所述经过溢流的硅片进行喷淋，完成冲水清洗。