[发明专利]一种去除芯片上硼斑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电化学去除硼斑的方法，应用于硅片扩散后硼斑的去除。

技术背景

在加工硅片时，需要进行PN结扩散，形成半导体整流作用。在进行该扩散工序时，采用硼纸(三氧化二硼)贴在晶片表面，其中的三氧化二硼与硅反应，形成单质硼，使其具有半导体整流功能。但该过程不可避免会形成硼斑。

硼斑形成机理：扩散时，三氧化二硼与硅反应生成单质硼，反应式如下

B₂O₃+Si----SiO₂+B

此时在硅表面形成三氧化二硼与二氧化硅的结合物即硼硅玻璃(B₂O₃)_a·(SiO₂)_b。生成的硼单质一部分扩散进入Si，起掺杂的作用；一部分沉积在硼硅玻璃和硅的结合面，与硅结合成合金，即硼斑5或称硼硅相，富硼相，如图2所示。这层硼斑对扩散有好处，但是由于其会对后续工序产生影响必须去除。

目前二极管工艺中，扩散后去除硼斑的方法为喷砂法，这种方法会对硅片产生极大的损伤，引入应力及位错，给后续产品电性带来很大的危害。

解决前述问题的办法比较单一：要么减小吹砂力度和频率的方法来减小硅片损伤。要么先将硅片进行氧化处理，然后通过HF溶液将硅片表层玻璃腐蚀掉，但是其制程周期长，而且会使扩散表面浓度损失。

喷砂，被加工件表面受力不均匀，会产生内应力。一方面，应力集中的话，容易导致晶片破碎。此外，由于应力的存在，在工作时，会导致晶片内部晶相的排列不规则，从而导致电特性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控制性好、工艺简单、产能高的去除芯片上硼斑的方法。

本发明的技术方案是：首先，用去离子水配制ZnSO4溶液，溶液质量比为去离子水∶硫酸锌＝5∶0.8-1.2；其次，准备电解槽，直流源的阳极连接钼丝，阴极连接铜棒；然后，将所述芯片置于电解槽底，芯片的P面朝上并接触所述钼丝；接着，开始电解反应，将直流源电压调整至10-20V，电流0.8-1.8A，芯片表面析出气泡，至电流表度数为0时，反应停止，取出芯片；最后，将芯片置入HF溶液浸泡5-10分钟后用清水冲洗，完毕。

本发明用电化学法代替喷砂法去除半导体硅片表面的硼斑最终实现防止产生器件应力，避免造成晶格缺陷，改善二极管电性能力的效果。本发明通过电化学的方法产生高氧化性氧气，因此反应初期硅片表面会产生极细小的气泡，把硅片表面硼斑中的硼氧化。采用本发明的方案可以减少对晶片的损伤，可以降低生产成本，可以提高生产产能。

附图说明

图1是本发明电解槽的结构示意图

图中1是芯片，2是电解槽，3是钼丝，4是铜棒；

图2是本发明背景技术的示意图

图中5是硼斑。

具体实施方式

本发明如图1所示，首先，用去离子水配制ZnSO4溶液，溶液质量比为去离子水∶硫酸锌＝5∶0.8-1.2；其次，准备电解槽2，直流源的阳极连接钼丝3，阴极连接铜棒4；然后，将所述芯片1置于电解槽2底，芯片1的P面朝上并接触所述钼丝3；接着，开始电解反应，将直流源电压调整至10-20V，电流0.8-1.8A，芯片1表面析出气泡，至电流表度数为0时，反应停止，取出芯片1；最后，将芯片1置入HF溶液浸泡5-10分钟后用清水冲洗，完毕。

本发明的实现方法进一步说明如下：

1.电化学方式去除硼斑的原理反应方程式：

负极：Zn²⁺+2e^----Zn      现象：锌在铜棒表面析出

正极：4OH^--4e^----2H₂O+O₂ 现象：芯片(硅片)表面有气泡产生

发生电解反应时，正极产生高氧化性的氧气，它和硼斑中的B和Si反应生成B₂O₃和SiO₂。

4B+3O₂---2B₂O₃

Si+O₂---SiO₂

反应后的硅片用HF酸漂洗，产生的氧化物即被清除，便可去除硼斑。

2.以硅片为例，具体操作过程为：

①.用去离子水配制ZnSO4溶液，溶液质量比为去离子水∶硫酸锌＝5∶1