專利名稱：一種高反射率酸腐片的加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及單晶硅片表面加工工藝，特別涉及一種高反射率酸腐片的加工方法， 本方法可提高單晶硅片被蝕刻后表面反射率，減小硅片表面的粗糙度。
背景技術：
硅單晶片的表面加工工藝一般分為研磨片、腐蝕片、拋光片等主要成型工藝，因最終使用目的不同，上述三種類型的硅片被應用在不同的領域。研磨片一般是在切片的基礎上雙面研磨50-70um，以去除切片時表面留下的線痕等缺陷，研磨片在去除了加工時形成的損傷層后成為腐蝕片，常規(guī)工藝一般是研磨片去除30um ；而拋光片則是在腐蝕片上經拋光后形成，為了改善腐蝕片的平坦性，通過機械化學拋光進一步去除損傷層，使硅片表面達到鏡面效果，有較好的光澤度和較小的粗糙度。近年來，有些產品對硅片表面反射率要求越來越高，主要應用硅片表面的鏡面效果，在聚焦時降低能耗，一些生物醫(yī)學領域制造芯片，能源領域的可控硅等用途，其只對硅片的表面反射率和粗糙度有一定要求，對硅片其他表面參數的要求不高，但是傳統(tǒng)的硅片加工技術中只有拋光片能達到較高的鏡面效果，實際生產中，那些對硅片表面反射率的要求達到90%以上即可，因此，長久以來，以上的應用領域使用拋光片居多。拋光片有較好的表面平整度，較小的粗糙度和高的反射率，但拋光片對加工設備、 加工環(huán)境和清洗方式、化學輔料純度等要求較高，因此成本也會較高，一般情況下，硅拋光片的加工約是硅化學腐蝕片成本的6-10倍左右，在上述對硅片其他表面參數的要求不高的領域中使用拋光片，不僅質量過剩，而且增加了成本負擔。為了降低成本，提高硅化學腐蝕片的表面反射率，用其替代拋光片成為工程技術人員迫切需要解決技術問題。隨著工藝技術進步，化學腐蝕硅片的表面質量逐漸得到改善， 反射率也逐漸增加，但是做到與拋光片反射率接近的程度仍然是技術難題，硅片的化學腐蝕試劑有很多，比較常見的有堿腐蝕片和酸腐蝕片兩種，其中堿腐蝕硅片光澤度較高，但其表面粗糙度較大，而酸腐蝕片的光澤度不像堿腐片那么容易提高，但其表面粗糙度，表面金屬離子含量等各項參數均明顯優(yōu)于堿腐蝕片，因而成為代替高反射硅片的首選，比較常用的酸性腐蝕液是HF、HN03、CH3C00H的混合液。目前，本行業(yè)采用HF，HN03, CH3C00H的混合酸液進行實際加工過程中，用現有技術中公開報導硅片酸蝕刻工藝及相關技術資料進行高反射率酸腐片的腐蝕加工，所獲得酸腐片的表面反射率均很難達到較高水平，同時也很難使產品進行批量的穩(wěn)定加工。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為克服現有技術的不足，提供一種新的酸腐片的加工方法，通過控制硅片雙面去除量和控制酸腐蝕液的濃度條件，提高酸腐片的表面反射率，同時也使產品實現批量的穩(wěn)定加工，既降低產品加工成本，同時也達到使用要求。本發(fā)明是通過這樣的技術方案實現的一種高反射率酸腐片的加工方法，其特征在于采用氫氟酸、硝酸、醋酸、純水和六氟硅酸混合配制的酸腐蝕液加工硅片，通過控制硅片雙面去除量和控制酸腐蝕液的濃度條件來提高酸腐片的表面反射率，所述方法包括如下步驟
a)將硅片雙面去除量控制在在80-90μ m ；
b)將酸腐蝕液中的各化學成分按不同的重量百分比混合，其重量百分比濃度分別為 氫氟酸(HF) 8. 07%，硝酸(HNO3) :41. 30%，醋酸(CH3CCOH) :22. 67%，純水(H2O) :27. 96% ；；
c)在加工硅片過程中，酸腐蝕液的溫度保持在25-40度范圍內；
d)每腐蝕50片硅片之后，就將在用酸腐蝕液排出一部分酸液，排出量為在用酸腐蝕液總量2%—3%，然后，補充同等數量酸腐蝕液來維持續(xù)酸腐蝕液的濃度動態(tài)平衡；
采用上述加工方法，所獲得酸腐片的表面反射率達到90%。
本發(fā)明的有益效果是通過控制硅片雙面去除量和控制酸腐蝕液的濃度條件來提高酸腐片的表面反射率，所獲得酸腐片的表面反射率達到90%，而且該工藝受溫度影響較小，便于生產實施，通過工藝控制，可以進行批量生產加工，而且質量穩(wěn)定，節(jié)約大量加工成本。
圖1、酸腐片表面反射率與雙面去除量之間的關系圖； 圖2、酸腐片表面反射率與混合酸液濃度之間的對比關系圖； 圖3、酸腐片表面反射率與溫度之間的關圖4、是實施例中抽測的反射率結果曲線。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明
附圖1為在蝕過程中隨著硅片表面去除量增加，硅片表面的反射率隨之增加，這是因為隨著腐蝕過程中去除量的增加，硅片的表面碎結晶層，鑲嵌層、畸變層、過渡層等逐漸被去除，硅片的表面越來越接近于完整晶體，表面的反射率達到最高值，與拋光片表面反射率相當。如附圖1所示，在本發(fā)明的酸腐蝕液條件下，雙面去除70um時硅片的表面反射率可達到反射率91. 16%，雙面去除量為IOOum時，反射率可達到99. 64%。附圖2為三種不同酸腐蝕液條件下，硅片表面反射率有很大的差異，其中三條曲線代表了三種不同酸腐蝕液條件，從中可以看出，不同酸腐蝕液條件下，雖然硅片雙面均腐蝕30um lOOum，但反射率卻有很大的差異。附圖3為在25-40度范圍內，在本發(fā)明的酸腐蝕液條件下，分別將硅片去除30um， 硅片的表面反射率在26. 31-28. 17%，將硅片表面去除60um，反射率為77. 04%—78. 49%，將硅片表面去除90um，反射率為97. 96%—99. 39%，附圖3可以說明，在本發(fā)明的酸腐蝕液條件下，反射率對溫度的要求較寬，便于實際操作中對溫度的控制。附圖1、2、3說明，加工高反射率酸腐片的關鍵因素為酸腐蝕液條件和腐蝕去除量，且在該酸腐蝕液條件下，反射率對溫度的要求不高，非常便于實際生產中實施。實施例(對采用本工藝的酸腐片表面反射率每100片，抽測1片)
硅片類型4英寸區(qū)熔硅研磨片，摻雜元素磷(P)，晶向N<111>、電阻率40-60 Ω .cm，倒角:R型倒角、有主參考，厚度:300um、數量:2500片；
測試設備MN-60光澤度儀，QFB-15千分表(量程0_3mm)，熒光燈。酸腐蝕液(混合酸液)各化學成分按重量百分比混合而成，分別是氫氟酸(HF) 8. 07%，硝酸(HNO3) 41. 30%，醋酸(CH3CCOH) :22. 67%，純水(H2O) :27. 96%。工藝參數滾筒轉數(50rpm)，酸腐蝕液(混合酸液)溢流循環(huán)量300L/mim，氮氣流量300L/min，蝕刻溫度30°C，即采取本工藝進行加工。具體過程如下
(1)、以上2500片硅片以滾筒為單位進行加工，每個滾筒50片；
(2)、在蝕刻前，用千分表測量每片硅片中心點處的厚度，并記錄；
(3)、加工時，硅片雙面去除80-90um；
(4)、加工時每腐蝕50片，排出2%-3%的在用酸腐蝕液(混合酸液)，然后補入相應數量的酸腐蝕液(混合酸液)。(5)、每加工100片，抽測1片硅片表面反射率。(6)、測試結果加工2500片，抽測25次，反射率在90. 80%—98. 95%，均大于90%， 如圖4所示。結論酸腐蝕過程中，隨著加工硅片數量的增大，酸腐蝕液(混合酸液)的濃度逐漸下降，硅片表面的反射率也逐漸下降，而采用本工藝，可使硅片表面反射率達到90%，滿足生產中批量和穩(wěn)定生產的需要。根據上述說明，結合本領域技術可實現本發(fā)明的方案。
權利要求
1. 一種高反射率酸腐片的加工方法，其特征在于采用氫氟酸、硝酸、醋酸、純水和六氟硅酸混合配制的酸腐蝕液加工硅片，通過控制硅片雙面去除量和控制酸腐蝕液的濃度條件來提高酸腐片的表面反射率，所述方法包括如下步驟 將硅片雙面去除量控制在在80-90 μ m ；將酸腐蝕液中的各化學成分按不同的重量百分比混合，其重量百分比濃度分別為氫氟酸 HF 8. 07%,硝酸 HNO3 :41. 30%,醋酸 CH3CCOH :22. 67%,純水 H2O :27. 96% ； 在加工硅片過程中，酸腐蝕液的溫度保持在25-40度范圍內； 每腐蝕50片硅片之后，就將在用酸腐蝕液排出一部分酸液，排出量為在用酸腐蝕液總量的2%—3%，然后，補充同等數量酸腐蝕液來維持續(xù)酸腐蝕液的濃度動態(tài)平衡； 采用上述加工方法，所獲得酸腐片的表面反射率達到90%。
全文摘要
本發(fā)明一種高反射率酸腐片的加工方法，通過控制硅片雙面去除量和控制酸腐蝕液的濃度條件來提高酸腐片的表面反射率，將硅片雙面去除量控制在在80-90μm；將酸腐蝕液中的各化學成分按不同的重量百分比混合，其重量百分比濃度分別為氫氟酸(HF)8.07%，硝酸(HNO3)41.30%，醋酸(CH3CCOH)22.67%，純水(H2O)27.96%；在加工硅片過程中，酸腐蝕液的溫度保持在25-40度范圍內；維持續(xù)酸腐蝕液的濃度動態(tài)平衡；采用上述加工方法，所獲得酸腐片的表面反射率達到90%，通過工藝控制，可以進行批量生產加工，而且質量穩(wěn)定，節(jié)約大量加工成本。
文檔編號C23F1/24GK102517584SQ20111042055
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者孫希凱, 張宇, 由佰玲, 羅翀 申請人:天津中環(huán)領先材料技術有限公司