[发明专利]一种集成电路用单晶硅片碱腐蚀去除量的控制方法

说明书

本发明提供了一种集成电路用单晶硅片碱腐蚀去除量的控制方法，采用KOH配制碱腐蚀液；通过KOH腐蚀液浓度c，腐蚀温度T，超声波强度I和超声波频率f，来确定单晶硅片的碱腐蚀反应速率v；根据工序要求的碱腐蚀去除量D和腐蚀速度v，确定碱腐蚀所需要的理论时间t_e；根据理论时间t_e，确定实际腐蚀时间t_operation，当实际腐蚀时间t_operation在取值范围之内时，很好地满足工序生产时间和硅片质量的要求；当实际腐蚀时间t_operation不在取值范围之内时，调整工艺参数KOH腐蚀液浓度c和腐蚀温度T，使实际腐蚀时间t_operation在取值范围之内；按照实际腐蚀时间t_operation，采用所配KOH腐蚀液对单晶硅片进行腐蚀，对比实际腐蚀去除量D_get和工序要求的碱腐蚀去除量D，确认腐蚀控制效果。本发明可使二者的差值控制在5%之内。

技术领域

本发明涉及集成电路用单晶硅片的加工方法，特别涉及采用高浓度碱对硅片进行高温腐蚀，控制其去除量的方法。

背景技术

目前集成电路用单晶硅片的后道加工工序，大致采用切片、研磨、腐蚀、粗抛光、精抛光、清洗的工艺流程。研磨后的晶圆表面上存在因机械加工产生的应力而形成的有一定深度的机械应力损伤层，且单晶硅片表面受到金属离子等杂质污染。研磨后加工歪斜变形层的深度大约为7μｍ左右。这个加工变形层上残留着研磨剂、硅片碎片等的污染和不纯物。这样歪斜变形层的存在会使晶圆表面性质变差，在其生产工序也会带来污染扩散等不良影响。因此，需通过其它方法来清除研磨带来的损伤。通常通过化学腐蚀硅片表面的方法来清除这种损伤。化学腐蚀是在一定浓度和一定温度下的酸或碱与硅晶片发生化学反应，从而达到硅晶片的表面均匀化学减薄。

现有技术中，常采用的腐蚀方法有两种：酸腐蚀和碱腐蚀。这两种方法都在使用，而且都有各自的优缺点。

酸腐蚀是同向腐蚀，一般混合物是HNO₃和HF。酸腐蚀是一个强烈的过程，而不会在某个平面存在自限制过程。酸腐蚀的优点是反应速度快，反应过程中放热，无需加热。但同样存在反应生成的氮化物污染环境的缺点。酸浴的局部腐蚀速率会因局部化学品的损耗而变化。因为硅片的周围都在竞争酸液，硅片中心有腐蚀剂不充足的趋向，这会使供给硅片中心的酸液损耗，反应速率降低，腐蚀的去除余量难以控制，造成腐蚀不均匀的现象，影响硅片性质。

碱腐蚀是利用碱性氢氧化物如氢氧化钾（KOH），将硅片浸在高温（约100℃）KOH溶液中，然后，将硅片再浸入纯水以阻断KOH与硅片表面之间的继续反应。碱腐蚀的反应是个相对自限制的过程，KOH只会清除硅片表面的损伤及最小量的剩余表面层，反应生成物无毒，不污染空气和环境，废液也易处理。但是碱腐蚀反应速度比较慢，为了提高生产速度，往往采用高温和高浓度来提高腐蚀速度的方法，同时采用超声波消除腐蚀产生的氢气，防止表面粗糙度增加。但是高温和高浓度以及高能超声的引入，使碱对硅片的腐蚀偏离了传统腐蚀的理论，形成特有的机台腐蚀机制。而采用传统腐蚀的理论为基础，进行工艺设计时，会导致腐蚀去除量偏差较大，影响产品的良率。也对下游工艺形成工艺压力。