[发明专利]降低研磨后体镍污染的清洗及碱腐蚀工艺

说明书

本发明涉及一种降低研磨后体镍污染的清洗及碱腐蚀工艺，所属硅片加工技术领域，包括如下操作步骤：第一步：在清洗设备的药液槽内，硅片在第一槽进行碱腐蚀前预清洗，接着第二槽通过快速排水冲洗的作用。第二步：在清洗设备的药液槽内，硅片在第三槽内进行碱腐蚀反应，完成碱腐蚀反应后由第四槽通过快速排水冲洗的作用。第三步：在清洗设备的药液槽内，硅片在第五槽内进行腐蚀后清洗，完成腐蚀后清洗由第六槽通过快速排水冲洗的作用。第四步：在第七槽采用慢提拉槽结构在温度为35℃的纯水中清洗。第五步：采用红外烘干对硅片表面的水分进行消除，烘干温度为60℃。解决了保证产能的同时控制Ni扩散的问题。有效去除研磨工序造成表面的镍污染。

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域，具体涉及一种降低研磨后体镍污染的清洗及碱腐蚀工艺。

背景技术

单面研磨工序是使用金刚石砂轮对硅片表面进行研磨，去除双面研磨工序产生的损伤层。在单面研磨加工后硅片表面会产生镍污染，这是因为单面研磨使用的金刚石砂轮在制造过程中，会采用化学镀或电镀或CVD方法在金刚石颗粒表面包覆镍或镍磷合金，然后通过高温烧结的方式使包覆有镍或镍磷合金的金刚石颗粒粘结至金属基材表面。单面研磨工序后对硅片表面的清洗步骤往往被人忽视，通常认为碱腐蚀步骤足以通过对硅片表面的腐蚀去除单面研磨在硅片表面的污染。然而在我们的生产实践过程中发现，在研磨工序过程中造成的镍污染甚至可以在最终的抛光硅片表面检出。

镍是一种在单晶硅基体里面扩散系数很高的元素，研究表明，在约80℃的碱腐蚀温度下，镍向硅片内部扩散的速度大于硅片的腐蚀速率，因此，研磨工序后硅片表面的镍残留会在碱腐蚀工序中扩散进硅片体内形成体镍污染，通过检测表明原料药液中含有的杂质镍也会在碱腐蚀过程中扩散进硅片内部。扩散进硅基体的镍元素非常容易与Si结合，在Si的(111)晶面形成具有片状特征的NiSi2析出物。晶棒晶向为(100)，Notch方位为110，由于NiSi2在Si(111)面形成片状析出物，析出物与(100)晶面的相交线方向沿110晶向。由于NiSi2析出物与Si基体的物理化学性质不同，在CMP和洗净过程中会产生电化学反应，并在缺陷处形成腐蚀坑。

从器件应用方面考虑，NiSi2析出物会在硅基体的禁带中形成具有能带状特征的连续分布能级，造成电子与空穴的复合变得容易，使少子寿命变短并形成暗电流。研磨与碱腐蚀工序造成的体Ni污染必须有效去除。

为了保证产能，目前通常采用较高的碱腐蚀温度(通常≥80℃，如US7288206B2(48％NaOH，85℃)、US7332437B2(50％NaOH，85℃)、CN201811519492.X(42％KOH，90±2℃)。较高的腐蚀温度对控制Ni的扩散不利，而较低的温度则会造成产能降低。

发明内容

本发明主要解决现有技术中存在的不足，提供了一种降低研磨后体镍污染的清洗及碱腐蚀工艺，在保证产能的前提下，控制Ni扩散。采用(H₂O₂与HF的混合液)与卟啉的混合药液，对研磨工序后的单晶硅片表面进行刻蚀，有效去除研磨工序造成表面的镍污染。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种降低研磨后体镍污染的清洗及碱腐蚀工艺，包括如下操作步骤：

第一步：在清洗设备的药液槽内，硅片在第一槽进行碱腐蚀前预清洗，清洗溶液由0.3％～1％的HF、1％～5％的H₂O₂和5～50mg的卟啉组成，接着第二槽通过快速排水冲洗的作用，使得纯水将硅片表面的残余药液清洗干净；

第二步：在清洗设备的药液槽内，硅片在第三槽内进行碱腐蚀反应，碱腐蚀溶液为水中添加50～200ml浓度为50％的EDTA-4K作为金属螯合剂，碱腐蚀溶液浓度为25％～35％；