阅读说明：本技术 一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺 (Process for reducing edge breakage rate of polycrystalline vapor deposition of silicon single crystal wafer ) 是由 邓碧鑫 刘茂 孙晨光 王彦君 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺,包括以下步骤：S1、选取石英舟,并对其加工处理,以减少多晶沉积过程中粘连的面积,以及减少局部沉积量；S2、调整石英舟转速及沉积压力,以改善硅片与石英舟接触部位多晶生长引起的应力；S3、调整降舟速度,以缓慢释放硅片在冷却过程中产生的应力；S4、调整机械手取片速度,以降低因机械应力引发的崩边率。本发明所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺可以有效降低区熔硅单晶片在多晶气相沉积过程中的崩边率,采用普通工艺,在气相沉积过程中的崩边率为20％以上,而采用本专利工艺,崩边率仅为0.3-1.0％,产品工序良率有明显提升。(The invention provides a process for reducing the edge breakage rate of polycrystalline vapor deposition of a silicon single crystal wafer, which comprises the following steps of: s1, selecting a quartz boat, and processing the quartz boat to reduce the adhesion area in the polycrystalline deposition process and reduce the local deposition amount; s2, adjusting the rotating speed and the deposition pressure of the quartz boat to improve the stress caused by polycrystalline growth of the contact part of the silicon wafer and the quartz boat; s3, adjusting the boat lowering speed to slowly release the stress generated by the silicon wafer in the cooling process; and S4, adjusting the wafer taking speed of the manipulator to reduce the edge breakage rate caused by mechanical stress. The process for reducing the edge breakage rate of the silicon single crystal wafer in the polycrystalline vapor deposition can effectively reduce the edge breakage rate of the zone-melting silicon single crystal wafer in the polycrystalline vapor deposition process, the edge breakage rate in the vapor deposition process is more than 20% by adopting a common process, the edge breakage rate is only 0.3-1.0% by adopting the process, and the yield of the product process is obviously improved.)

一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺

技术领域

本发明属于半导体材料领域，尤其是涉及一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺。

背景技术

目前，硅片多晶气相沉积工艺：1.采用普通半导体级石英舟，舟的表面光滑，未经任何处理；2.石英舟旋转速度1转/分钟；沉积压力25Pa；降舟速度100mm/min；机械手取片速度：1st(10mm/s)；2nd(2-3mm/s)；3rd(10mm/s)。在多晶气相沉积后，硅片容易粘舟，下片时造成崩边，严重影响产品质量和制造成本。尤其是区熔硅片，由于其本身的高纯材料属性(纯度达到8N以上)，体现了本征硅硬而脆的属性，更容易造成崩边，区熔片多晶崩边率可达20％。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺，以克服现有技术的缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺，包括以下步骤：

S1、选取石英舟，并对其加工处理，以减少多晶沉积过程中粘连的面积，以及减少局部沉积量；

S2、调整石英舟转速及沉积压力，以改善硅片与石英舟接触部位多晶生长引起的应力；

S3、调整降舟速度，以缓慢释放硅片在冷却过程中产生的应力；

S4、调整机械手取片速度，以降低因机械应力引发的崩边率。

进一步的，所述步骤S1中，选取半导体级高纯石英舟；

对石英舟加工处理的方法如下：

使用50-500目石英砂对石英舟的表面进行喷砂打磨；

对喷砂打磨后的石英舟进行清洗、烘干、检验后制成砂化石英舟。

进一步的，所述砂化石英舟的表面粗糙度在0.5-6μm之间。

进一步的，所述步骤S2中，石英舟的转速为1.3转/分钟-2转/分钟。

进一步的，所述步骤S2中，沉积压力为15Pa-20Pa。

进一步的，所述步骤S3中，降舟速度为150mm/min-250mm/min。

进一步的，所述步骤S4中，机械手取片速度为1st(10mm/s)；2nd(0.5-1mm/s)；3rd(10mm/s)；

其中，1st(10mm/s)表示机械手接近硅片时，但未发生接触时的速度；

2nd(0.5-1mm/s)表示机械手接触硅片，并缓慢将硅片托起，同时使硅片慢速脱离与石英舟的接触时的速度；

3rd(10mm/s)表示将硅片抬起至目标高度时的速度。

相对于现有技术，本发明所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺具有以下优势：

(1)本发明所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺将普通石英舟进行喷砂粗化处理，然后将其用于硅片(尤其是区熔硅片)多晶气相沉积过程中，传统工艺中直接使用普通石英舟进行区熔硅片气相沉积，没有将石英舟进行喷砂处理；

(2)本发明所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺调整多晶沉积工艺工程中的压力、石英舟转速，传统工艺中未考虑硅片与石英舟接触部位多晶生长引发的应力；

(3)本发明所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺调整沉积后降舟速率的方式降低应力，传统工艺中未考虑硅片冷却过程中的应力释放。

(4)本发明所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺调整机械手取片速率，降低机械应力，传统工艺中未考虑硅片下载过程中机械作用引发的应力。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺整体加工流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种降低硅单晶片多晶气相沉积崩边率的工艺，包括以下步骤：

S1、选取石英舟，并对其加工处理，以减少多晶沉积过程中粘连的面积，以及减少局部沉积量；

S2、调整石英舟转速及沉积压力，以改善硅片与石英舟接触部位多晶生长引起的应力；

S3、调整降舟速度，以缓慢释放硅片在冷却过程中产生的应力；

S4、调整机械手取片速度，以降低因机械应力引发的崩边率。

所述步骤S1中，选取半导体级高纯石英舟；

对石英舟加工处理的方法如下：

使用50-500目石英砂对石英舟的表面进行喷砂打磨；

对喷砂打磨后的石英舟进行清洗、烘干、检验后制成砂化石英舟。所述砂化石英舟的表面粗糙度在0.5-6μm之间。将普通石英舟进行喷砂粗化处理，然后将其用于硅片(尤其是区熔硅片)多晶气相沉积过程中。

所述步骤S2中，石英舟的转速为1.3转/分钟-2转/分钟。所述步骤S2中，沉积压力为15Pa-20Pa。通过改善沉积压力、石英舟转速，降低局部多晶沉积速率，改善硅片与石英舟接触部位多晶生长引起的应力。

所述步骤S3中，降舟速度为150mm/min-250mm/min。通过调整降舟速度，使硅片在冷却过程中应力缓慢释放，从而降低崩边异常的发生率。

所述步骤S4中，机械手取片速度为1st(10mm/s)机械手接近硅片，但未发生接触；2nd(0.5-1mm/s)机械手接触硅片，并缓慢将硅片托起，同时使硅片慢速脱离与石英舟的接触；3rd(10mm/s)将硅片快速(相对2nd)抬起至目标高度。调整机械手取片速率，降低机械应力。

在多晶加工过程中，硅片边缘与舟齿接触位置沉积多晶，在冷却及取片过程中，硅片与舟齿粘连部位因应力及机械作用，导致硅片边缘发生撕裂造成崩边。1.经喷砂粗化处理的石英舟，舟齿表面粗糙，一方面降低硅片边缘与石英舟接触面积，在多晶沉积过程减少粘连面积，另一方面，舟齿表面粗糙，使得气流可通过硅片与舟齿之间的缝隙，减少局部沉积量，降低因接触位置多晶沉积产生的应力，降低崩边异常发生概率；2.通过改善沉积压力、石英舟转速，降低局部多晶沉积速率，改善硅片与石英舟接触部位多晶生长引起的应力；3.通过调整降舟速度，使硅片在冷却过程中应力缓慢释放，从而降低崩边异常的发生率；4.通过调整机械手取片速度，改善因机械应力引发的崩边异常。

本专利与现有工艺相比，存在技术改进为：1.将普通石英舟进行喷砂粗化处理，然后将其用于硅片(尤其是区熔硅片)多晶气相沉积过程中。传统工艺中直接使用普通石英舟进行区熔硅片气相沉积，没有将石英舟进行喷砂处理；2.调整多晶沉积工艺工程中的压力、石英舟转速。传统工艺中未考虑硅片与石英舟接触部位多晶生长引发的应力；3.调整沉积后降舟速率的方式降低应力。传统工艺中未考虑硅片冷却过程中的应力释放；4.调整机械手取片速率，降低机械应力。传统工艺中未考虑硅片下载过程中机械作用引发的应力。

实施例一：

如图1所示，砂化石英舟的制备：选择半导体级高纯石英舟，使用50-500目石英砂对其表面进行喷砂打毛，再经过清洗，烘干，检验后制成砂化石英舟，石英舟表面粗糙度达到0.5-6μm；

石英舟旋转速度1.3转/分钟-2转/分钟；

沉积压力：15Pa-20Pa；

降舟速度：150mm/min-250mm/min；

机械手取片速度：1st(10mm/s)；2nd(0.5-1mm/s)；3rd(10mm/s)

区熔、直拉硅片使用砂化石英舟进行多晶气相沉积。

准备工作：使用砂化石英舟进行硅片多晶气相沉积，在开炉前需先检查石英舟是否有缺齿，如果有，缺齿部位应在上片时空出。

上片：

a)将清洗后的PFA白色片篮内硅片使用理片器理至相同位置。

b)使用倒片器或倒片杆将理好的PFA片篮内硅片导入黑色PP片篮内，在黑色PP片篮中，面向片篮U面，参考面全部理至面向7点方向，V槽理至0点方向。

c)检查石英舟，若舟槽检查时发现有缺齿，缺齿部位在上片时需空出，此时提前通知工程师进行上片指导。

e)根据合同执行单评审管理系统选择相应的工艺，进行选择确认。

f)每上完一类的硅片后要在设备屏幕上点击finish键，完成上载动作。

g)上载完成后，选择多晶沉积工艺。

h)点击STANDBY，然后点击START。

背封加工：使用LPCVD炉进行多晶硅气相沉积，加工过程中根据工艺文件对腔体压力、气体流量进行设置，并实时监控。

下料：

每次自动下片前，必须检查石英舟上硅片是否摆放完好，是否存在碎片，若有碎片需手动取出更换为陪片。若需手动取片，需更换白色丁腈手套，取片时慢速水平取片，防止蹭伤硅片。

本专利工艺过程可以有效降低区熔硅单晶片在多晶气相沉积过程中的崩边率，采用普通工艺，在气相沉积过程中的崩边率为20％以上，而采用本专利工艺，崩边率仅为0.3-1.0％，产品工序良率有明显提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。