[发明专利]一种高亮度酸腐蚀硅片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料加工技术，特别是涉及一种高亮度酸腐蚀硅片的制备方法。

背景技术

随着以IGBT为代表的新型电力电子器件的加工技术不断提高，对硅片提出了更高的要求。由于酸腐蚀硅片较碱腐蚀硅片具有更光洁的表面、更低的粗糙度、更低的表面金属含量和更高的生产效率，越来越受青睐。此外，由于降低成本的需要，一些器件厂商逐步开始使用酸腐蚀片替代成本相对更高的抛光片和外延片制备电子器件，这就对酸腐蚀片提出了更高的技术要求，高亮度、高反射率、低表面粗糙度的酸腐蚀片成为了酸腐蚀片的要求。许多产业技术人员和科研人员在高亮度腐蚀片领域做了大量工作，探讨了腐蚀去除量、温度、酸液使用情况等参数对酸腐蚀片粗糙度的影响。但是，常规制备高亮度酸腐蚀片的工艺，需要很大的腐蚀去除量（大约需要去除80-120μm）才能达到要求的亮度，无疑造成了硅材料的浪费。如何减小高亮度腐蚀片酸腐蚀的去除量，同时保证硅片表面的光洁程度成为了一个需要考虑的问题。研制高亮度腐蚀片是一个系统的工作，仅仅依靠酸腐蚀工序工艺的改进，很难有效降低生产高亮度酸腐蚀片的酸腐蚀去除量。

发明内容

鉴于现有技术状况，针对高亮度酸腐蚀硅片的生产需要，本发明提供一种简单、有效、易于操作的减小高亮度酸蚀硅片酸腐腐蚀去除量的方法—一种高亮度酸腐蚀硅片的制备方法。

本发明采取的技术方案是：一种高亮度酸腐蚀硅片的制备方法，其特征在于：该方法包括研磨工艺和酸腐蚀工艺，其中研磨工艺采取两次研磨，先采用粗粒径的白刚玉进行首次研磨，研磨液质量比为水：白刚玉：助磨剂=2:1:0.2；之后再采用细粒径的白刚玉进行二次研磨，研磨液质量比为水：白刚玉：助磨剂=2:(1.5~2):0.2；两次研磨工艺完成后进行酸腐蚀，酸腐蚀液体积比为硝酸：氢氟酸：冰乙酸=5:(2-2.5):(1-2)。

本发明所述的首次研磨采用的白刚玉的粒径为7.0μm-10.0μm，二次研磨采用的白刚玉的粒径为3.5μm-6.5μm。

本发明所述的首次研磨时间为800-1200s；二次研磨时间为200-500s。

本发明所述的酸腐蚀液中的硝酸、氢氟酸、冰乙酸的浓度分别为硝酸63%，氢氟酸49%，冰乙酸99%。

本发明所述的腐蚀液温度为20-25℃，腐蚀时间为70-120s。

本发明所产生的有益效果是：采用本方法，经过两次研磨有效降低了研磨片的表面粗糙度，两次研磨后硅片的表面粗糙度为150-200nm，对研磨后的硅片进行酸腐蚀的去除量为50-80μm，酸腐蚀后硅片的表面粗糙度为40-80nm，有效减小了后序酸腐蚀去除量。本发明简单、易于操作。

附图说明

图1为本发明采用平均粒径为5μm的白刚玉研磨硅片的去除量与硅片表面粗糙度的关系曲线图；

图2为本发明采用平均粒径为5μm的白刚玉研磨硅片的酸腐蚀去除量与硅片表面粗糙度的关系曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例：硅片掺杂类型、晶向为N<111>掺磷，电阻率为40-50 Ω·㎝。首次研磨采用的白刚玉的平均粒径为8.5μm，研磨液配比为：10kg白刚玉，20L水，2L助磨剂，研磨时间为1000s。二次研磨采用的白刚玉的平均粒径为5μm，研磨液配比为：16kg白刚玉，20L水，2L助磨剂，研磨时间为400s。两次研磨压力均为0.5psi，研磨机转速为10rpm。酸腐蚀液温度为21 ℃，酸腐蚀时间为100s，酸腐蚀液体积比为：硝酸：氢氟酸：冰乙酸=5:2:2。酸腐蚀液中的硝酸、氢氟酸、冰乙酸的浓度分别为硝酸63%，氢氟酸49%，冰乙酸99%。

从图1中可以看出，未经过精磨的研磨片粗糙度较大，粗糙度约为320nm，二次研磨后，硅片的表面粗糙度逐渐降低，研磨200s，去除量为5μm左右时，粗糙度约为240nm；研磨400s，去除量增达到9μm左右，粗糙度降低至190μm左右。但继续增加研磨时间，硅片表面粗糙度不会进一步降低，而是保持在190μm左右。

在得到较低粗糙度的研磨片后，需要控制酸腐蚀工艺，如图2所示。酸腐蚀去除量与硅片表面粗糙度基本呈线性关系，当去除量只有50μm时，粗糙度为68nm左右，而当去除量增大到100μm时，硅片表面粗糙度可以低至25nm。而由于粗糙度低于70nm即可满足要求，因此我们可以认为硅片腐蚀50μm以上即可达到要求的去除量。