CN101339901A - 一种晶圆表面氧化膜去除工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆表面氧化膜去除工艺和装置，该工艺是：在晶圆表面氧化膜去除装置的反应室中，将硅片中待去除表面氧化膜的那一面正对通过鼓泡气阀控制的氢氟酸气体，需要保护的硅片的另一面正对保护气体，待去除完成后，再对样品作检测；所述的装置包括：操作风橱，氢氟酸气体发生器，保护气体传送装置，反应室，氢氟酸气体输运管道。本发明的优点是：设备成本低，制造周期短，设备占用空间小，产品加工成本低，硅片的去除氧化膜的效果好，可满足设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除作为硅外延衬底的晶圆的表面氧化膜的工艺和装置，特别是一种需要保留硅片的一面和与之相连的倒角的斜面上的二氧化硅的晶圆的表面氧化膜的去除工艺和装置。
技术背景
外延片是生产集成电路的基础材料之一，近年来，生产外延片用的衬底材料(重掺杂硅片)的需求量越来越大。为防止重掺杂硅外延片在生产过程中引起杂质的外扩散和自掺杂，往往需要对重掺杂硅片进行背封处理。根据晶圆的不同技术要求，有外延片要求衬底材料背封需用TEOS(正硅酸乙酯)LPCVD(低压化学气相沉积)生长SiO2氧化膜，且要求不去除边缘氧化膜(包括正面倒角面)。
已有的去除晶圆表面氧化膜的方法有：机械化学抛光(CMP)，湿法刻蚀，干法刻蚀。
化学机械抛光工艺：将要去除表面氧化膜的硅片放到抛光机上，使用化学和机械原理将硅片正表面的二氧化硅抛掉，以达到去除晶圆表面氧化膜的目的，该方法的优点是可以将二氧化硅去除干净，缺点是加工成本太高(设备和工艺成本高)，加工效率太低。
湿法刻蚀工艺：利用制造集成电路工艺中的光刻工艺，将硅片不需要去除的部分用光刻胶保护好，将硅片放到氢氟酸和氟化氨的水溶液中的去除方法即为湿法刻蚀。此方法必须有光刻用的设备和光刻胶，且需耗费大量的酸溶液，污染大，成本高，还容易损伤晶圆表面，影响背封片成品率。
干法刻蚀工艺：也是利用制造集成电路工艺中的光刻工艺，分为等离子刻蚀、反应离子刻蚀、离子束刻蚀、氢氟酸蒸汽刻蚀四种。成品率虽然提高，但是由于依然采用光刻设备、光刻胶以及等离子刻蚀装置，流程复杂，加工成本更高，效率也更低。
上述方法虽工艺成熟，但加工成本太高，加工效率较低，通常是一片一片加工，因此有必要提供一种新型的晶圆表面氧化膜的去除工艺及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶圆表面氧化膜的去除工艺及装置，该工艺流程简单，操作方便，效率高，工艺成本低；装置简便，设备成本低。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种晶圆表面氧化膜去除工艺，它包括在晶圆表面氧化膜去除装置的反应室中，将硅片中待去除表面氧化膜的那一面正对通过鼓泡气阀控制的氢氟酸气体，需要保护的硅片的另一面正对保护气体，待去除完成后，再对样品作检测。
反应室里的氢氟酸气体腐蚀晶圆正表面的氧化膜，晶圆背面由于保护气体的存在，不会被氢氟酸腐蚀。
这种晶圆表面氧化膜去除装置，它包括操作风橱(该风厨用于氧化膜去除装置的摆放和提供工作环境。)，氢氟酸气体发生器(该气体发生器用于产生氢氟酸气体。)，氢氟酸气体输运管道(该通氢氟酸气体的管道用于将氢氟酸气体输运到反应室，将反应后的气体排除反应室)，保护气体传送装置，(该保护气体传送装置用于供应保护气氛以保护需要保护的硅片的二氧化硅，装置包括气源或发生器、管路、阀门。)，反应室，该反应室用于摆放加工的硅片，完成硅片加工。
反应室内的装片结构是用与硅片规格一致的片槽，片槽下是保护气体气腔，气腔内保护气与二氧化硅无化学反应。气腔可以做成上大下小的喇叭口结构。
本发明的优点是：
1、设备成本低，制造周期短。
2、产品加工成本低。
3、设备占用空间小。
4、硅片的去除氧化膜的效果好，可满足设计要求。
附图说明
图1：为本发明的去除表面氧化膜的工艺框图
图2：为装置中气体流路图
图3：为反应室结构示意图
图4a：反应室主剖视图
图4b：图4a俯视图
图1所表示的工艺顺序是：放片，调节保护气阀，打开保护气阀，关闭反应室，调节氢氟酸气阀，打开鼓泡器阀，氢氟酸气体腐蚀晶圆氧化膜，关闭鼓泡气阀，打开干燥气阀，关闭气阀，取出硅片，检测晶圆表面氧化膜。
图2中，有氢氟酸气发生器和空气发生器(保护气体发生器)，还有多个阀门，与空气发生器连接的阀门有：气阀1、2、3、4、5。与HF气发生器连接的阀门有：气阀6、7。
图3中，8为硅片，9为密封圈，10为下盖，11为上盖。
图4a、图4b所述的反应室包括：反应室分为上下两部份，反应室内设与硅片规格直径一致的片槽，上下两部份以密封圈密封，上部设HF与N2的混合气(Air发生器为N2储罐)的进口，片槽下是保护气体气腔，可为喇叭口结构。
具体实施方式
实施例1
本实施例中所用的二氧化硅膜的厚度为8000埃，为了去除要求要去处的二氧化硅膜，硅片在本发明的设备中，在有HF酸气的情况下，调节HF酸蒸汽阀，使该酸的气体流量达到可以在不影响硅片的质量的前提下腐蚀的速度最快，一般速度控制在250-750A°/MIN，本实验HF酸停留的时间为27分钟。HF酸鼓泡器内通过的氮气量以硅片要保护的膜不花为准。调节鼓泡器的氮气量和调节HF酸蒸汽阀的大小，实验所采用的工艺步骤如下：
将待去除表面氧化膜的硅片对准操作台保护气腔的片槽内，打开保护气阀2、3，调节保护气阀2、3，关闭反应室，打开鼓泡气阀1，调节氢氟酸气阀6、7；观察正表面氧化膜的去除情况，去除完成后，关闭鼓泡气阀1，打开干燥气阀4、5；数分钟后，关闭气阀4、5，关闭气阀2、3，取出硅片，检测晶圆表面氧化膜。加工产品的检查主要是目检，检测项目包括：要求去除的二氧化硅膜是否去除干净。保护的二氧化硅膜是否完整。
反应室里的氢氟酸气体腐蚀晶圆正表面的氧化膜，晶圆背面由于保护气体的存在，不会被氢氟酸腐蚀。为了保护鼓泡器的安全，缓慢打开鼓泡气阀。
Claims (5)
1、一种晶圆表面氧化膜去除工艺，其特征在于：该工艺是：在晶圆表面氧化膜去除装置的反应室中，将硅片中待去除表面氧化膜的那一面正对通过鼓泡气阀控制的氢氟酸气体，需要保护的硅片的另一面正对保护气体，待去除完成后，再对样品作检测。
2、根据权利要求1所述的一种晶圆表面氧化膜去除工艺，其特征在于：所述的工艺步骤是：
(1)将待去除表面氧化膜的硅片对准操作台保护气腔的片槽内；
(2)打开保护气阀，调节保护气阀；
(3)关闭反应室，打开鼓泡气阀，调节氢氟酸气阀，使氢氟酸气体腐蚀晶圆氧化膜；
(4)观察正表面氧化膜的去除情况，去除完成后，关闭鼓泡气阀；
(5)打开干燥气阀；数分钟后，关闭气阀，取出硅片，检测晶圆表面氧化膜。
3、一种晶圆表面氧化膜去除装置，它包括操作风橱，氢氟酸气体发生器，保护气体传送装置，反应室，氢氟酸气体输运管道。
4、根据权利要求3所述的一种晶圆表面氧化膜去除装置，其特征在于：所述的反应室分为上下两部份，反应室内设有与硅片规格直径一致的片槽，上下两部份以密封圈密封，上部设HF与N2的混合气的进口，片槽下是保护气体气腔。
5、根据权利要求4所述的一种晶圆表面氧化膜去除装置，其特征在于所述的反应室中保护气体气腔为上大下小的喇叭口结构。
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