一種避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)及工藝處理方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)及工藝處理方法，尤其涉及一種三極 管硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 在三極管的制造過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一種現(xiàn)象，即硅片的金屬層在不同的區(qū)域（即 在N型摻雜區(qū)、P型摻雜區(qū)以及氧化層表面）顯示的金屬色澤有明顯差異，稱之為引線孔發(fā) 白。由于引線孔發(fā)白現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得硅片表面存在嚴(yán)重的色差，在進(jìn)行后續(xù)的工藝處理如 打線的過程中，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備識(shí)別出現(xiàn)嚴(yán)重判斷錯(cuò)誤的問題，從而導(dǎo)致打線中斷或者誤操作， 嚴(yán)重影響了三極管硅片封裝良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種硅片引線孔發(fā)白的 工藝處理方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其 特征是，硅片蒸發(fā)處理工藝前，降低硅片上引線孔表面結(jié)構(gòu)與氧化層之間的差異。
[0006]在硅片蒸發(fā)處理工藝前，在引線孔表面形成一層氧化層。
[0007]硅片在清洗工藝時(shí)，在引線孔表面形成一層氧化層。
[0008] 清洗硅征時(shí)，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀釋的氫氟酸的水溶液，氫氟酸HF與 水的配比為1:20; 再采用SH液或者SC-1液生成氧化層； SH液:是硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液，配比為4:1; SC-1:是氨水、雙氧水和水的混合液，NH3H2〇:H2〇2:H2〇的配比為1:1:5。
[0009]通過降低蒸發(fā)臺(tái)腔室內(nèi)的真空度改變引線孔處硅接觸層表面結(jié)構(gòu)。
[0010]對(duì)硅片進(jìn)行蒸發(fā)處理工藝時(shí)，裝載晶圓后，對(duì)蒸發(fā)臺(tái)腔室內(nèi)抽真空的真空度不超 過5E_6Torr〇
[0011]對(duì)蒸發(fā)臺(tái)腔室內(nèi)抽真空后，對(duì)腔室加熱后，再次抽真空的真空度不超過2E-6 Torr〇
[0012] -種避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)，其特征是，在硅片摻雜區(qū)表面生成一氧化層，阻 擋金屬與裸硅片摻雜區(qū)的直接接觸。
[0013]在金屬與重?fù)诫s的裸硅片的接觸界面，增加氧化層作為緩沖層。
[0014]所述氧化層為去除裸硅片表面的自然氧化層后由氧化劑氧化生成的緩沖層。所述 緩沖層由硫酸與雙氧水H2O2的混合溶液氧化生成。
[0015]氫氟酸的水溶液對(duì)硅片表面在空氣中裸露形成的自然氧化層進(jìn)行去除(該層自然 氧化層對(duì)器件有害），再由硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液在清洗過程中對(duì)硅片表面進(jìn)行微氧 化，從而形成金屬與重?fù)诫s裸硅表面接觸中的緩沖層。
[0016]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果： 采用本發(fā)明的硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，可以減少甚至完全避免引線孔發(fā)白現(xiàn) 象的出現(xiàn)，使硅片表面沒有明顯色差，避免了后續(xù)工藝中設(shè)備識(shí)別硅片時(shí)因色差導(dǎo)致的判 斷處理錯(cuò)誤，提高了硅片封裝良率。
【附圖說明】
[0017]圖1為引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)表象； 圖2為減少引線孔發(fā)白的一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方 案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]本實(shí)施例中針對(duì)于三極管在制造過程中，出現(xiàn)的硅片引線孔發(fā)白現(xiàn)象，進(jìn)行了大 量的試驗(yàn)和探索研究。下面僅給出部分試驗(yàn)的探索過程： 一、初步試驗(yàn)： 1個(gè)批次的晶圓分在兩個(gè)不同型號(hào)的蒸發(fā)臺(tái)上采用相同的工藝，S778設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)引 線孔發(fā)白現(xiàn)象，S779設(shè)備則會(huì)出現(xiàn)引線孔發(fā)白。針對(duì)于此，分別對(duì)兩臺(tái)設(shè)備在工藝參數(shù)淀積 速率、溫度、行星架轉(zhuǎn)速、真空等方面進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)這些工藝參數(shù)的變化調(diào)整均對(duì)引線孔 發(fā)白現(xiàn)象沒有明顯影響和變化。
[0020] 于是從設(shè)備方面尋找途徑。做了以下試驗(yàn)： 更換試驗(yàn)中使用的設(shè)備配件，其中包括了 ：電子槍燈絲、行星架、擋板等，發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備 配件的變化調(diào)整對(duì)引線孔發(fā)白現(xiàn)象也沒有明顯影響和變化。
[0021] 二、分析研究 后續(xù)多次采用S778設(shè)備臺(tái)子進(jìn)行三極管硅片的制造，其中，蒸發(fā)工藝采用的工藝方案 為:晶圓（即硅片)清洗后放置于蒸發(fā)臺(tái)的腔室中，抽真空-抽真空至5E-7托(Torr)-對(duì)腔 室加熱-保證腔室150攝氏度-抽真空至IE-6Torr-開始對(duì)晶圓蒸發(fā)，也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多 引線孔發(fā)白的芯片。
[0022] 由于硅表面與氧化層表面的問題？ 參照其他L770設(shè)備的蒸發(fā)臺(tái)加熱方式(L770設(shè)備在高閥打開的瞬間就開始了對(duì)腔室的 加熱），制定采用S778設(shè)備的進(jìn)行三極管制造蒸發(fā)工藝的改進(jìn)方案為： 裝載晶圓后，對(duì)蒸發(fā)臺(tái)腔室抽真空-抽真空至5E-6Torr-對(duì)腔室加熱-保證腔室為 150攝氏度-抽真空至2E-6Torr-開始對(duì)晶圓進(jìn)行蒸發(fā)。
[0023]通過使用該改進(jìn)方案，在所跟蹤的7個(gè)工作日中出現(xiàn)引線孔發(fā)白的現(xiàn)象已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn) 小于之前出現(xiàn)的比例(但還是不能杜絕）。
[0024] 三、推測(cè)原因 該現(xiàn)象的最可能原因分析： 氧化層Oxide:屬于玻璃體結(jié)構(gòu)； 單晶EPI:屬于晶體結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)程有序。
[0025]三極管硅片的發(fā)射極E、基極B區(qū)域是EPI后重?fù)降慕Y(jié)果，存在晶體結(jié)構(gòu)，但是也可 能在EPI后的不斷的摻雜、熱過程、刻蝕etch等后，使得晶體表面發(fā)生變化，晶體結(jié)構(gòu)被破 壞，變成短程有序或者無序排列?；蛘咭部赡芙Y(jié)構(gòu)保持不變。
[0026]從而推測(cè)出了引線孔發(fā)白現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，是由于引線孔1的表面結(jié)構(gòu)異于氧化 層Oxide的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了引線孔發(fā)白現(xiàn)象，如圖1所示。
[0027]四、采取措施 由此可以分析得出，引線孔發(fā)白現(xiàn)象是金屬層與重?fù)焦?晶體)接觸的正常形態(tài)。
[0028]當(dāng)蒸發(fā)設(shè)備真空度不高、不好時(shí)，蒸發(fā)過程中A1原子進(jìn)行硅片表面淀積排列，由于 較差的真空度導(dǎo)致Si晶體表面被氧化或者其他雜質(zhì)淀積到硅片的硅接觸層，使得其表面接 近于氧化層的表面結(jié)構(gòu)，淀積出來的硅片表面就趨于一致。當(dāng)蒸發(fā)設(shè)備真空度很好時(shí)，A1原 子順利到達(dá)硅片表面且Si晶體表面沒有發(fā)生任何變化，則出現(xiàn)了引線孔發(fā)白的現(xiàn)象。
[0029]根據(jù)上述理論分析：消除（或減少）引線孔發(fā)白的主要措施是改善A1-硅接觸層表 面。
[0030] 具體措施有： 1、降低蒸發(fā)設(shè)備真空，使用該方案并不能完全消除引線孔發(fā)白，只能降低引線孔發(fā)白 的比例；另外，該方案雖然可以在一定程度上抑制孔發(fā)白，但是真空度較低會(huì)使得硅片表面 有可能被污染。
[0031] 2、在蒸發(fā)前給引線孔1表面形成一層薄氧化層2,如圖2所示，目的是使得Si表面與 氧化層表面一致，具體方案是： 將蒸發(fā)工序的清洗工藝更改為：HF溶液+SH液(或者SC-1液）。這樣生成的自然氧化 層，以達(dá)到改善鋁與硅接觸層的表面。
[0032]HF:稀釋的氫氟酸的水溶液，一般HF與H20的配比為1:20; SH液:是硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液，配比為4:1; SC-1:是氨水、雙氧水和水的混合液，NH3H2〇:H2〇2:H2〇的配比為1:1:5)。
[0033]通過更改清洗條件杜絕引線孔發(fā)白出現(xiàn)的幾率，而且經(jīng)多次試驗(yàn)測(cè)試，更改清洗 條件不會(huì)對(duì)芯片的接觸(電參數(shù))產(chǎn)生影響，產(chǎn)品參數(shù)正常。
[0034]五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 為了驗(yàn)證推測(cè)原理和分析的正確性，又進(jìn)行了多次試驗(yàn)對(duì)比，以下僅列出一次試驗(yàn)對(duì)
使用S778設(shè)備進(jìn)行金屬的淀積，每批次/爐來進(jìn)行蒸發(fā)， 在進(jìn)行蒸發(fā)完畢后，對(duì)上述4個(gè)批次進(jìn)行全檢，有以下現(xiàn)象：
可以看出：只有使用清洗方式(SC-ι液+HF溶液）的硅片蒸發(fā)后才出現(xiàn)了引線孔發(fā)白現(xiàn) 象，而清洗方式(HF溶液+SC-1液)的沒有出現(xiàn)一片出現(xiàn)引線孔發(fā)白的現(xiàn)象。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，硅片蒸發(fā)處理工藝前，降低硅 片上引線孔表面結(jié)構(gòu)與氧化層之間的差異。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，在硅片蒸發(fā) 處理工藝前，在引線孔表面形成一層氧化層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，硅片在清洗 工藝時(shí)，在引線孔表面形成一層氧化層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，清洗硅征 時(shí)，首先采用HF溶液清洗，HF溶液即稀釋的氫氟酸的水溶液，氫氟酸HF與水的配比為1:20; 再采用SH液或者SC-1液生成氧化層； SH液:是硫酸與雙氧水H2〇2的混合溶液，配比為4:1; SC-1:是氨水、雙氧水和水的混合液，NH3H2〇:H2〇2:H2〇的配比為1:1:5。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，通過降低蒸 發(fā)臺(tái)腔室內(nèi)的真空度改變引線孔處硅接觸層表面結(jié)構(gòu)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，對(duì)硅片進(jìn)行 蒸發(fā)處理工藝時(shí)，裝載晶圓后，對(duì)蒸發(fā)臺(tái)腔室內(nèi)抽真空的真空度不超過5E-6Torr。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的避免硅片引線孔發(fā)白的工藝處理方法，其特征是，對(duì)蒸發(fā)臺(tái)腔 室內(nèi)抽真空后，對(duì)腔室加熱后，再次抽真空的真空度不超過2E-6Torr。8. -種避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)，其特征是，在硅片摻雜區(qū)表面生成一氧化層，阻擋 金屬與硅片摻雜區(qū)的直接接觸。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)，其特征是，在金屬與重?fù)诫s的裸 硅片的接觸界面，設(shè)置所述氧化層作為緩沖層。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)，其特征是，所述氧化層為去除 裸硅片表面的自然氧化層后由氧化劑氧化生成的緩沖層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)及工藝處理方法，硅片蒸發(fā)處理工藝前，降低硅片上引線孔表面結(jié)構(gòu)與氧化層之間的差異。采用本發(fā)明避免硅片引線孔發(fā)白的結(jié)構(gòu)及工藝處理方法，可以減少甚至完全避免引線孔發(fā)白現(xiàn)象的出現(xiàn)，使硅片表面沒有明顯色差，避免了后續(xù)工藝中設(shè)備識(shí)別硅片時(shí)因色差導(dǎo)致的判斷處理錯(cuò)誤，提高了硅片封裝良率。
【IPC分類】H01L21/768, H01L21/02, H01L23/48
【公開號(hào)】CN105448819
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610007830
【發(fā)明人】張衛(wèi)平, 陳強(qiáng), 張復(fù)才
【申請(qǐng)人】江蘇博普電子科技有限責(zé)任公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日