專利名稱：一種硅片刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種硅片刻蝕方法。
背景技術(shù)：
硅晶體是半導(dǎo)體的主要材料，其可以用于制作半導(dǎo)體器件、太陽能電池等。在硅半導(dǎo)體制作中，硅片在切片或者機(jī)械加工后，由于加工應(yīng)力，會給硅片表面帶來一定的機(jī)械損傷以及污染，因此需要通過刻蝕，將硅片表面的損傷污染層去掉。另外，在硅半導(dǎo)體的PN結(jié)的制作中，PN結(jié)是通過P (positive,正性)型半導(dǎo)體和N(negative,負(fù)性) 型半導(dǎo)體制作在同一個硅半導(dǎo)體基片上制作形成的，容易形成死層，以磷擴(kuò)散為例，PN結(jié)是磷原子從P型硅片表面向體內(nèi)擴(kuò)散的，使得P型層表面形成一定厚度的高濃度的磷，即為死層，因此需要將硅片表層去掉，消除死層，以增加硅片表面的少數(shù)載流子壽命?，F(xiàn)有的對硅片進(jìn)行刻蝕的方法，通常是利用堿性溶液或者混酸溶液進(jìn)行濕法刻蝕，但是由于堿性溶液刻蝕是各向異性的，不能實(shí)現(xiàn)硅片的均勻性腐蝕，而混酸溶液腐蝕速度較快，不能精確控制硅片刻蝕，容易導(dǎo)致底層硅片損傷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種硅片刻蝕方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)現(xiàn)硅片精確刻蝕的技術(shù)問題，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種硅片刻蝕方法，包括利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化；將所述氧化后的硅片清洗后，利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離；將剝離氧化層后的硅片進(jìn)行清洗；重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直至確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離。優(yōu)選地，按照下述方法確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離當(dāng)所述硅片刻蝕后的方阻值達(dá)到目標(biāo)方阻值時，確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離，所述目標(biāo)方阻值是根據(jù)待刻蝕層厚度、以及硅片擴(kuò)散層厚度與方阻值的對應(yīng)關(guān)系所確定的。優(yōu)選地，按照下述方法確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離當(dāng)所述重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)重復(fù)執(zhí)行次數(shù)時，確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離，所述預(yù)設(shè)重復(fù)次數(shù)是根據(jù)所述硅片未刻蝕前的方阻值以及所述目標(biāo)方阻值計算得
出ο優(yōu)選地，所述重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直至所述硅片達(dá)到目標(biāo)方包括測試所述剝離氧化層后的硅片的方阻值是否小于目標(biāo)方阻值；如果是，則返回利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化的步驟繼續(xù)執(zhí)行，直至所述剝離氧化層后的硅片達(dá)到目標(biāo)方阻值。
優(yōu)選地，所述氧化溶液為硝酸溶液。優(yōu)選地，所述硝酸溶液濃度為65% 68%，氧化溫度為60°C 70°C。優(yōu)選地，所述氫氟酸溶液濃度具體為20%。優(yōu)選地，所述利用氧化溶液將待刻蝕的硅片進(jìn)行氧化具體為將所述硅片的待刻蝕層浸于高溫氧化溶液中第一預(yù)定時間，實(shí)現(xiàn)氧化。優(yōu)選地，所述利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離具體為將氧化后的硅片的待刻蝕部分浸于氫氟酸溶液的第二預(yù)定時間。優(yōu)選地，所述對硅片進(jìn)行清洗具體為利用純水清洗預(yù)設(shè)次數(shù)。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種硅片刻蝕方法，首先利用氧化溶液將硅片的待刻蝕部分進(jìn)行氧化，形成氧化層，然后將氧化后的硅片清洗后， 利用氫氟酸溶液將氧化層剝離掉，并重復(fù)執(zhí)行所述氧化和剝離的操作，直至硅片的方阻值達(dá)到目標(biāo)方阻值，完成硅片刻蝕。由于氧化溶液對硅片的氧化，所形成的氧化層厚度較小， 且氫氟酸溶液只能剝離氧化層，而對底層硅片沒有影響。因此采用先氧化后剝離的方式可以實(shí)現(xiàn)硅片的精確刻蝕，提高控制精度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明一種硅片刻蝕方法實(shí)施例1的流程圖；圖2為本發(fā)明一種硅片刻蝕方法實(shí)施例2的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種硅片刻蝕方法，首先將硅片的待刻蝕層置于氧化溶液中，利用氧化溶液進(jìn)行氧化。氧化后的硅片清洗后，再利用氫氟酸溶液將氧化層剝離掉，完成一次刻蝕，然后將一次刻蝕后的硅片重復(fù)進(jìn)行氧化和剝離氧化層的操作，進(jìn)行多次刻蝕， 直至硅片達(dá)到目標(biāo)方阻值。由于氧化溶液對硅片的氧化，所形成的氧化層厚度較小，且氫氟酸溶液只能剝離氧化層，而對底層硅片沒有影響。因此能夠?qū)崿F(xiàn)硅片的精確刻蝕，提高控制精確度。參見圖1，示出了本發(fā)明一 種硅片刻蝕方法實(shí)施例1的流程圖，所述方法可以包括步驟101 利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化。硅片在進(jìn)行機(jī)械加工時，會形成損傷污染層，需要將其刻蝕掉；在PN結(jié)的制作過程，以在P型半導(dǎo)體中進(jìn)行磷擴(kuò)散形成PN結(jié)為例，由于擴(kuò)散的磷濃度較高容易在P型半導(dǎo)體表面形成死層，也需要將死層刻蝕掉。因此所述的待刻蝕層即是硅片的需要刻蝕的部分， 可以是指損傷污染層，或者死層等。在實(shí)際應(yīng)用中，利用氧化溶液將待刻蝕層進(jìn)行氧化具體是將所述硅片的待刻蝕層浸于高溫氧化溶液中第一預(yù)定時間，即可實(shí)現(xiàn)氧化。 其中，所述的氧化溫度可以具體為60°C 70°C。所述第一預(yù)定時間根據(jù)實(shí)際氧化情況設(shè)定，例如可以為20秒。所述的氧化溶液具體可以選用硝酸溶液，所述硝酸溶液濃度為65% 68%，即硝酸含量為65% 68%。當(dāng)然，本發(fā)明并不對硝酸溶液的濃度做出具體限制，能夠?qū)崿F(xiàn)硅片氧化即可。因此，所述的氧化溶液還可以選擇其他能夠?qū)崿F(xiàn)硅片氧化的溶液。硅片被氧化后，生成二氧化硅，形成一層氧化層。步驟102 將所述氧化后的硅片清洗后，利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離。為了防止氧化后的硅片攜帶的氧化溶液與氫氟酸溶液發(fā)生反應(yīng)，在將剝離生成的氧化層之前首先進(jìn)行純水清洗，將氧化后的硅片放入純水流水槽中進(jìn)行反復(fù)清洗預(yù)設(shè)次數(shù)，一般清洗5次即可。氫氟酸溶液可以與氧化層發(fā)生反應(yīng)，將二氧化硅溶解掉，從而實(shí)現(xiàn)將生成的氧化層剝離。用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離具體是將氧化后的硅片浸泡于氫氟酸溶液中第二預(yù)定時間，所述第二預(yù)定時間可以根據(jù)具體的剝離速率以及氧化的厚度來確定，例如， 利用硝酸溶液高溫氧化20秒后的硅片，所述第二預(yù)定時間具體設(shè)置為5秒。步驟103 將剝離氧化層的硅片進(jìn)行清洗，返回步驟101繼續(xù)執(zhí)行，直至確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離。由于利用氧化溶液對硅片進(jìn)行氧化，生成的氧化層厚度通常很薄，例如利用硝酸溶液在高溫下進(jìn)行氧化20秒，形成的氧化后的二氧化硅層厚度約為lnm(納米)，而通常硅片的待刻蝕層的厚度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該氧化層的厚度，因此使得一次刻蝕的硅片厚度較小， 需要反復(fù)執(zhí)行步驟101 步驟102的操作。由于硅片的待刻蝕層厚度通常較薄，采用本發(fā)明的實(shí)施方案，能夠精確控制硅片的刻蝕，從而提高了硅片刻蝕的精確度。為了避免剝離氧化層后的硅片攜帶的氫氟酸與氧化溶液發(fā)生反應(yīng)，在重復(fù)執(zhí)行步驟101 步驟102的操作之前，需要先將剝離氧化層后的硅片放入純水流水槽中進(jìn)行反復(fù)清洗預(yù)設(shè)次數(shù)，一般清洗5次即可。其中，當(dāng)所述待刻蝕層為硅片形成的擴(kuò)散層的一部分時，例如PN結(jié)中，死層即位于硅片形成的擴(kuò)散層中，確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離具體是當(dāng)所述硅片的刻蝕后的方阻值達(dá)到目標(biāo)方阻值時，即確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離，即可結(jié)束刻蝕流程。方阻即是指方塊電阻，其可以用于衡量擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散雜質(zhì)進(jìn)入硅片內(nèi)形成的厚度。所述的目標(biāo)方阻值具體是根據(jù)待刻蝕層的厚度、以及硅片擴(kuò)散層厚度與方阻值的對應(yīng)關(guān)系所確定的。方阻與擴(kuò)散后的表面雜質(zhì)濃度，以及擴(kuò)散形成的結(jié)深度有關(guān)。例如，對于恒定源的擴(kuò)散方式，距離擴(kuò)散面X處的方阻與所述距離X為余誤差函數(shù)，因此硅片擴(kuò)散層厚度與方阻值的對應(yīng)關(guān)系可以用余誤差函數(shù)表示，根據(jù)該余誤差函數(shù)即可計算得出待刻蝕層厚度所對應(yīng)的方阻值。根據(jù)剝離后測得的方阻值，即可確定硅片剝離的厚度，從而可以判斷待刻蝕層是否剝離完畢。
其中，該硅片擴(kuò)散層厚度以及方阻值的對應(yīng)關(guān)系具體可以根據(jù)樣片硅片經(jīng)過多次測量統(tǒng)計得出的。其中 ，確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離，具體還可以是當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟101 步驟102的操作的次數(shù)為預(yù)設(shè)重復(fù)執(zhí)行次數(shù)時，即可確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離。所述預(yù)設(shè)的重復(fù)執(zhí)行次數(shù)具體是根據(jù)硅片未刻蝕前的方阻值以及目標(biāo)方阻值計算得出的。由于利用氧化溶液一次氧化后形成的氧化層的厚度，也即一次剝離的厚度是已知的，根據(jù)該硅片未刻蝕前的方阻值和所述目標(biāo)方阻值可以首先計算得出硅片待刻蝕的厚度，根據(jù)該待刻蝕的厚度以及一次剝離的厚度，即可計算得出需要重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)。 例如要求硅片方阻值從40歐姆達(dá)到200歐姆，計算得出需要去除的待刻蝕層的厚度約為 0. 1 μ m(微米)，假設(shè)利用硝酸溶液在高溫下進(jìn)行氧化20秒，生成的氧化層為lnm，因此一次剝離的厚度為lnm，則需要重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)為100次。需要說明的是，按照步驟101 步驟102的操作，重復(fù)執(zhí)行所述重復(fù)執(zhí)行次數(shù)后， 為了避免出現(xiàn)偏差，還可以測試硅片的方阻值，判斷其是否達(dá)到目標(biāo)方阻值，若否，則可以繼續(xù)進(jìn)行執(zhí)行步驟101 步驟102的刻蝕操作，直至測試出硅片方阻值達(dá)到目標(biāo)方阻值。在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)行硅片刻蝕時，首先將硅片插在片架上，然后將片架放入裝有氧化溶液的腐蝕槽中，將硅片的待刻蝕層浸于氧化溶液中，并在高溫下煮第一預(yù)定時間，具體可以為20秒，實(shí)現(xiàn)氧化；然后將片架取出，放置于純水流水槽中，下上反復(fù)清洗，具體可以為5次；再將純水清洗后的硅片置于裝有氫氟酸溶液的腐蝕槽中第二預(yù)定時間，具體可以為5秒，即可實(shí)現(xiàn)將氧化層剝離；將剝離后的硅片再置于純水流水槽中，下上反復(fù)清洗后， 按照所述的步驟繼續(xù)進(jìn)行氧化和剝離的操作，直至硅片的方阻值達(dá)到目標(biāo)方阻值。在本實(shí)施例中，首先將硅片的待刻蝕層利用硝酸溶液進(jìn)行氧化，然后在將氧化的硅片利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離，反復(fù)執(zhí)行所述氧化和剝離的操作，即可完成硅片達(dá)到目標(biāo)方阻值，完成硅片刻蝕。由于進(jìn)行多次氧化和剝離，且每次所去除的硅片厚度較小，從而可以實(shí)現(xiàn)硅片的精確刻蝕，提高了硅片刻蝕的控制精確度。參見圖2，示出了本發(fā)明一種硅片刻蝕方法實(shí)施例2的流程圖，所述方法可以包括步驟201 利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化。所述氧化溶液具體可以是硝酸溶液，濃度可以為65% 68%。氧化溫度需為高溫環(huán)境，以加快氧化，具體可以為60°C 70°C。氧化時間可以為20秒，從而可形成厚度為Inm
的氧化層。所述待刻蝕層具體是指硅片由于擴(kuò)散形成的擴(kuò)散層中需要剝離掉的部分。步驟202 將所述氧化后的硅片清洗后，利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離。所述氫氟酸溶液具體可以利用40%的氫氟酸，加入20%的水，形成濃度為20%的氫氟酸溶液，其腐蝕剝離的溫度選擇常溫即可。步驟203 將剝離氧化層的硅片進(jìn)行清洗。步驟204 測試所述剝離氧化層后的硅片的方阻值是否小于目標(biāo)方阻值。若是，則返回步驟201繼續(xù)執(zhí)行，若否，則結(jié)束流程。本實(shí)施例中，硅片進(jìn)行一次刻蝕后，即測試其方阻，若小于目標(biāo)方阻值，則返回步驟201繼續(xù)執(zhí)行。
在本實(shí)施例中，先利用氧化溶液對硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化，然后再利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離掉，完成硅片一次刻蝕，然后測試一次刻蝕后的硅片方阻，若其未達(dá)到目標(biāo)方阻值，則將硅片繼續(xù)進(jìn)行氧化，剝離氧化層的操作，由于每次刻蝕掉的厚度較小，且先氧化再剝離使得刻蝕速率不至于太快，減少了刻蝕誤差，以及對硅片的損傷，因此可以實(shí)現(xiàn)硅片刻蝕的精確控制。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明所述的硅片刻蝕方法可以具體應(yīng)用于PN結(jié)制作中，用于消除硅片的死層效應(yīng)，采用本發(fā)明的方案可以實(shí)現(xiàn)硅片的精確刻蝕，因此能夠精確控制刻蝕硅片的厚度，提高控制精確度，且避免了對底層硅片帶來的損傷。本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公 開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種硅片刻蝕方法，其特征在于，包括利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化；將所述氧化后的硅片清洗后，利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離；將剝離氧化層后的硅片進(jìn)行清洗；重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直至確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述方法確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離當(dāng)所述硅片刻蝕后的方阻值達(dá)到目標(biāo)方阻值時，確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離， 所述目標(biāo)方阻值是根據(jù)待刻蝕層厚度、以及硅片擴(kuò)散層厚度與方阻值的對應(yīng)關(guān)系所確定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述方法確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離當(dāng)所述重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)重復(fù)執(zhí)行次數(shù)時，確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離，所述預(yù)設(shè)重復(fù)次數(shù)是根據(jù)所述硅片未刻蝕前的方阻值以及所述目標(biāo)方阻值計算得出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直至所述硅片達(dá)到目標(biāo)方包括測試所述剝離氧化層后的硅片的方阻值是否小于目標(biāo)方阻值；如果是，則返回利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化的步驟繼續(xù)執(zhí)行，直至所述剝離氧化層后的硅片達(dá)到目標(biāo)方阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化溶液為硝酸溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述硝酸溶液濃度為65% 68 %，氧化溫度為60°C 70°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氫氟酸溶液濃度具體為20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用氧化溶液將待刻蝕的硅片進(jìn)行氧化具體為將所述硅片的待刻蝕層浸于高溫氧化溶液中第一預(yù)定時間，實(shí)現(xiàn)氧化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離具體為將氧化后的硅片的待刻蝕部分浸于氫氟酸溶液的第二預(yù)定時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述對硅片進(jìn)行清洗具體為利用純水清洗預(yù)設(shè)次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硅片刻蝕方法，所述方法包括利用氧化溶液將硅片的待刻蝕層進(jìn)行氧化；將所述氧化后的硅片清洗后，利用氫氟酸溶液將生成的氧化層剝離；將剝離氧化層后的硅片進(jìn)行清洗；重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直至確定所述硅片的待刻蝕層全部剝離。通過本發(fā)明實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)硅片的精確腐蝕，提高了硅片刻蝕的精確度。
文檔編號H01L21/306GK102354663SQ201110348839
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者張忠 申請人:浚鑫科技股份有限公司