一种新型的GPP硅片氧化层去除方法探究

方案

新型技术方案如下：取GPP玻璃烧结后的硅片，将硅片放在铁氟龙花篮里，混酸槽中配制好混酸，将装有硅片的花篮放进混合酸溶液中处理4～10min，当时间到达规定时间后，将装有硅片的花篮拿出酸槽，放入第一级水中后迅速提起，硅片P面晶粒脱水合格后放入第二级水槽中冲洗14～16min。最后将装有硅片的花篮放入装有纯水的超声波中超声清洗180～300min。将GPP硅片沟槽内的浮动的玻璃粉和杂质超声出来。

在上述技术方案基础上，新型处理工艺还可以做如下改进。

所用的混合酸为氢氟酸、氟化铵、纯水体积比1～2∶2～4∶1～3混合而成的溶液。氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，无色，具有强烈的腐蚀性，去硅表面的氧化物;氟化铵为离子化合物，主要提供氟离子。纯水指的是不含杂质的H2O。

使用新工艺取得了有益效果：现有技术GPP硅片玻璃烧结后利用喷砂机去除硅片烧结后的氧化层，此方式操作效率很低且喷砂时的压力对硅片造成机械损伤，降低机械良率，喷砂机喷砂时喷枪的出砂量很难均匀的控制，导致氧化层去除不均匀，玻璃容易被破坏，喷完砂的硅片镀镍前清洗清洗方式比较复杂。新型处理工艺在硅片制作过程中采用了混合酸溶液代替喷砂机去除氧化层，此方式对硅片的损伤很小，提升了硅片的机械良率，氧化层去除均匀，效率高，镀镍前清洗简单，缩短了生产周期[2]。

下面举两个实例说明新型处理工艺的原理和特征。

实施例1：

取GPP玻璃烧结后的硅片，将硅片摆放在铁氟龙花篮里后，在混酸槽中配制好混酸，将装有硅片的花篮放进混合酸溶液中处理8min，当时间到达规定时间后，将装有硅片的花篮拿出酸槽，放入第一级水中后迅速提起， GPP硅片P面晶粒脱水合格后放入第二级冲水槽中流动水冲洗14min后，将装有硅片的花篮放入装有纯水的超声波中超声清洗180min。

实施例2：

取GPP玻璃烧结后的硅片，将硅片摆放在铁氟龙花篮里后，在混酸槽中配制好混酸，将装有硅片的花篮放进混合酸溶液中处理10min，当时间到达规定时间后，将装有硅片的花篮拿出酸槽，放入第一级水中后迅速提起， GPP硅片P面晶粒脱水合格后放入第二级冲水槽中流动水冲洗16min后，将装有硅片的花篮放入装有纯水的超声波中超声清洗300min[3]。

2 原工艺和新工艺的实验比较

采用喷砂去氧化层工艺，收集4000片的数据，硅片的机械良率为95.0%，而采用新的工艺，同样投入4000片硅片，硅片的机械良率为96.8%。良率得到了较大幅度的提升。电性良率也得到了较大幅度的提升，电性良率由97%提升到98.5%，在可靠性方面，具体请见表1[4]。

3 结束语

采用新型处理工艺解决了原有工艺去氧化层效率低，机械良率低，氧化层去除不均匀，玻璃容易被破坏，镀镍前清洗清洗方式比较复杂，成本高的问题，使硅片镍层更加均匀，产品质量更加穩定。

参考文献

[1] （美）施敏，李明逵.半导体器件物理与工艺[M].苏州：苏州大学出版社，2014：73.

[2]《半导体器件制造技术丛书》编写组.硅平面器件工艺基础[M].北京：国防工业出版社，1971：59.

[3] 任继栋，高荣杰，张宇，等.混酸刻蚀-氟化处理制备X80管线钢双疏表面及其耐蚀性研究[J].中国腐蚀和防护学报：自然科学版，2017，3（8）：233-240.

[4] 孔德平，周荣勋.高压台面功率晶体管的工艺分析[J].半导体技术，1991，6（12）：42-44.

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