一種晶圓表面氧化膜去除裝置的製作方法

2023-10-17 13:54:39

專利名稱：一種晶圓表面氧化膜去除裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種晶圓表面氧化膜的去除裝置。
背景技術：
外延片是生產集成電路的基礎材料之一，近年來，生產外延片用的襯 底材料(重摻雜矽片)的需求量越來越大。為防止重摻雜矽片在外延生產 過程中引起雜質的外擴散和自摻雜，往往需要對重摻雜矽片進行背封處 理，即在襯底片的背面生長一層Si02薄膜，由於雜質在Si02中的擴散系
數遠小於在矽中的擴散係數，因此可以對襯底片中的雜質進行有效封堵。
比較常用的Si02沉積方法有兩種， 一種是採用APCVD (常壓化學氣相沉 積)方式，另一種是LPCVD (低壓化學氣相沉積)方式，常壓沉積的優 點是可以單面沉積Si02薄膜，工藝過程相對簡單，缺點是所沉積的薄膜致 密性不夠，對於生產高質量外延片，大多採用低壓沉積方式，低壓沉積Si02 是雙面沉積過程，即矽片的正反表面均沉積了 Si02薄膜，因此必須去除矽
片正表面的Si02薄膜。
已有的去除晶圓表面氧化膜的方法有化學機械拋光(CMP)，溼法刻 蝕，幹法刻蝕。
化學機械拋光工藝將要去除表面氧化膜的矽片置於拋光機上，使用 化學和機械原理將矽片正表面的二氧化矽拋掉，以達到去除晶圓正表面氧 化膜的目的，該方法的優點是可以將二氧化矽去除乾淨，缺點是加工成本 太高(設備和工藝成本高)，加工效率低。
溼法和幹法刻蝕工藝利用集成電路製造工藝中的光刻工藝，可達到
去除矽片正表面氧化膜的目的，將矽片置於氫氟酸和氟化氨的水溶液中的 去除方法為溼法刻蝕，將矽片置於氫氟酸蒸汽中的去除方法為幹法刻蝕。 此工藝方法必須具備光刻用的設備和材料，加工成本高和加工速度慢是其
方法的主要缺點。
上述方法雖工藝成熟，但加工成本太高，加工效率較低，通常是採用 單片加工，因此有必要提供一種新型的晶圓表面氧化膜的去除工藝及裝 置。
發明內容本實用新型的目的是提供一種晶圓表面氧化膜的去除裝置，該裝置簡 便，效率高。
為實現上述目的，本實用新型採取以下設計方案
這種晶圓表面氧化膜的去除裝置包括 一個工作風廚， 一個位於工作 風廚內的氫氟酸氣體發生器，氫氟酸氣體發生器接氫氟酸氣體均壓器，氣 體均壓器出口接一個矽片反應室，反應室為中空的腔室結構， 一側連接排 風管道，反應室內有裝片用片槽，片槽下方有保護氣腔，用於裝卸矽片的 真空吸盤，還有保護氣體發生器，及氫氟酸氣體輸運管道(P,)和閥門、 保護氣體輸送管道(p2)和閥門、輸送乾燥氣的管道(P3)和閥門。
工作風廚，用以提供晶圓表面氧化膜去除反應的整個操作空間；氫氟 酸氣體均壓器，用於穩定發生器內產生的HF氣體壓力，內裝氫氟酸液體， 通過鼓泡方式產生HF氣體。
本裝置裝片結構是用與矽片規格相匹配的片槽，片槽下是保護氣腔， 氣腔內保護氣與二氧化矽無化學反應。
氫氟酸氣體發生器為一鼓泡裝置，該裝置包括裝HF酸液體用的密封
桶，插入液體中的進氣管，桶內還有出氣管。
矽片反應室為聚四氟乙烯材質，反應室內片槽數量為5 8個，片槽 尺寸分別與4、 5、 6寸矽片相匹配。

圖l:去除矽片表面氧化膜的工藝流程框圖 圖2:本實用新型設備連接示意圖
圖3a:圖2中矽片反應室主視圖 圖3b:圖3a的俯視圖 圖3c:圖3a的左視圖
圖2中，l為保護氣閥門，2為HF閥門，3為鼓泡閥門，4為乾燥氣 閥門，5為保護氣的氣源，6氫氟酸氣體發生器，7氫氟酸氣體均壓器，8 為反應室，9片槽。矽片反應室片槽斜面ll寬度為6 8mni，斜面上呈圓周 分布圓形氣孔10,其中氣孔位於距斜面底端2 3mm處，氣孔直徑2 3咖， 氣孔間距10 15mm。
其中矽片反應室腔室內貫穿一條保護氣輸送管，其中輸送管管身均勻 分布開孔，開孔直徑為4 6mm。
具體實施方式

本裝置的操作包括如下步驟
提供若干6寸半導體矽片，其表面採用LPCVD方法沉積了 Si02薄膜。 首先用真空吸盤將矽片置於片槽內，矽片正表面朝上；
打開保護氣閥1，調節保護氣閥壓力至5-20psi;關閉反應室；打開
HF氣閥2，調節HF氣閥壓力至5-20psi;打開鼓泡氣閥3，調節鼓泡氣閥 壓力至5-20psi;至此，HF氣體通過發生器，經由均壓器，通過氣閥2進 入反應室，與矽片正表面的Si02發生反應，反應時間控制在5-15min;反 應完成後，矽片表面Si02薄膜被去除；至此首先關閉鼓泡氣閥3，打開幹 燥氣閥4，調節乾燥氣閥壓力至5-20psi，對反應室持續乾燥5-10min;關 閉保護氣閥1，用真空吸盤取出矽片；目檢人員對矽片氧化膜去除情況進 行檢測。
權利要求1、一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於它包括一個工作風廚，一個位於工作風廚內的氫氟酸氣體發生器(6)，氫氟酸氣體發生器接氫氟酸氣體均壓器(7)，氣體均壓器出口接一個矽片反應室(8)，反應室為中空的腔室結構，一側連接排風管道，反應室內有裝片用片槽(9)，片槽下方有保護氣腔，用於裝卸矽片真空吸盤，還包括保護氣體發生器(5)，以及氫氟酸氣體輸運管道及閥門(2)、保護氣體輸送管道及閥門(1)、輸送乾燥氣的管道和閥門(3)。
2、 根據權利要求l所述一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於氫氟酸氣體發生器為一鼓泡裝置，該裝置包括裝HF酸液體用的密封桶，插入液體中的進氣管，桶內還有出氣管。
3、 根據權利要求1所述一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於矽片反應室為聚四氟乙烯材質，所述的反應室內片槽數量為5 8個，片槽尺寸分別與4、 5、 6寸矽片相匹配。
4、 根據權利要求1所述一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於矽片反應室片槽的側面為斜面，斜面上呈圓周分布圓形氣孔(10)。
5、 根據權利要求4所述一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於所述的氣孔位於距斜面底端2 3mm處。
6、 根據權利要求4或5所述一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於所述的氣孔直徑為2 3mm，氣孔間距10 15mm。
7、 根據權利要求l所述一種晶圓表面氧化膜去除裝置，其特徵在於所述的反應室腔室內貫穿一條保護氣輸送管，該輸送管管身均勻分布開孔，開孔直徑為4 6mm。
專利摘要本實用新型提供一種晶圓表面氧化膜去除裝置，它包括一個工作風廚，一個位於工作風廚內的氫氟酸氣體發生器，氫氟酸氣體發生器接氫氟酸氣體均壓器，氣體均壓器出口接一個矽片反應室，反應室為中空的腔室結構，一側連接排風管道，反應室內有裝片用片槽，片槽下方有保護氣腔，用於裝卸矽片真空吸盤，還包括保護氣體發生器，以及氫氟酸氣體輸運管道及閥門、保護氣體輸送管道及閥門、輸送乾燥氣的管道和閥門。腔室內通氮氣保護，矽片背面不受氫氟酸氣體腐蝕，矽片正面與氫氟酸氣體反應去除表面氧化膜。本實用新型的優點是裝置結構簡單，操作方便，工作效率高。
文檔編號H01L21/02GK201311920SQ20082012434
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者徐繼平 申請人:北京有色金屬研究總院;有研半導體材料股份有限公司