通用横式石英舟及同时对不同规格硅片的氧化热处理方法与流程

1.本发明涉及单晶硅生产技术领域，尤其涉及一种通用横式石英舟及同时对不同规格硅片的氧化热处理方法。


背景技术：

2.在半导体行业中，为还原硅片真实电阻率，通常需要对硅片进行氧化热处理，使硅片中的氧施主回到间隙氧的状态，热处理结束后，需要将硅片快速冷却，使其快速通过450-550℃的温度区间，在这个过程中，硅片要放置在石英舟内进行，为确保氧化退火和冷却时硅片的稳定性，要求石英舟能够经受得住高温的烤制，具备具有较好的强度和耐热性，不易出现变形。目前普遍使用的石英舟由四根水平挡杆和四根竖直杆围合成的框架结构，在四根水平挡杆上开设有硅片卡槽，硅片间隔插入在硅片卡槽中，然后再将装有硅片的石英舟放置入扩散炉内进行集中扩散，这种立式石英舟放置硅片方式固定单一，不能调节，只能适用于特定尺寸的硅片。
3.由于市场的需求，硅片有多种尺寸，现有技术常采用将相同规格的硅片放置在对应规格的石英舟内进行氧化热处理，比如，给8寸和12寸的两种规格硅片进行氧化热处理时，就需要适应的两种规格的石英舟来分别放置8寸和12寸的硅片，相应硅片的规格还有其他尺寸，势必需要更多匹配的石英舟分别来承载，这种多种规格的石英舟增加了硅片制造的制造成本。


技术实现要素：

4.本发明内容的主要目的在于提供一种通用横式石英舟，解决现有技术硅片在氧化热处理过程中需要将相同规格的硅片放置在对应规格的石英舟内，造成石英舟规格较多而导致制造成本增高的问题。
5.一种通用横式石英舟，包括顶板、底板、以及至少两个连接件，每个连接件的上端和顶板相连接，每个连接件的下端和底板相连接，相邻的连接件之间以预设的间距相隔，每个连接件的内侧壁设置多个横向的载料板，所有载料板前端位于所有连接件围成区域的内部，同一高度处的所有载料板形成一个放置架，放置架用于放置硅片，每个载料板上设置至少两个放置平台，相邻的放置平台形成台阶状，靠近载料板的前端的放置平台最低，同一高度处的放置平台围设形成一种规格硅片所对应的放置空间，每层放置架上放置不同规格的硅片。
6.优选的，每一个载料板上侧为连续台阶状，对应的载料板的下侧为对应的台阶状。
7.优选的，每层载料板之间的间距为15-25mm。
8.优选的，顶板上设置叉架，该叉架供外界转移叉插入以将通用横式石英舟移动。
9.优选的，叉架为两个，两个叉架并排设置在顶板上端面上，叉架的端面为u形槽。
10.优选的，底板下端面上设置至少三个支撑架，上述支撑架用于支撑使通用横式石英舟稳定放置在工位上。
11.优选的，底板为圆环状，多个支撑架环绕分布在底板的下端面上。
12.一种同时对不同规格硅片的氧化热处理方法，采用上述通用横式石英舟实现，包括如下步骤：s1、氧化热前处理，氧化热前处理顺序依次为碱洗、清洗和酸洗。
13.s2、氧化退火处理，首先给退火炉的预热，接着将不同规格的硅片放置在本技术的通用横式石英舟内，再将装好硅片的通用横式石英舟放入退火炉内加热30-60min，最后用配套的石英舟转移叉将通用横式石英舟从退火炉内取出并放置在冷却工位，开启风扇给退火的硅片快速降温。
14.优选的，s1步骤中的“碱洗”具体为：先将硅片放入到腐蚀篮内并浸入naoh溶液、tsc-1表面活性剂和水混合形成的溶液中，上述naoh溶液的浓度为49%，49%naoh溶液、tsc-1表面活性剂和水的体积比为195:105:2，目的是为了去除硅片表面的油脂，腐蚀8-10min后取出腐蚀篮。
15.s1步骤中的“清洗”具体为：再将其放入到溢流槽内，用溢流的去离子水清洗硅片表面残留的腐蚀液。
16.s1步骤中的“酸洗”具体为：再接着将其放入到由hf、hno3、ch3cooh混合形成的酸溶液中，去除硅片表面的损伤层，上述hf的浓度为49%、hno3的浓度为70%、ch3coohhf的浓度为99%，49%的hf、70%的hno3、99%的ch3cooh、h2o的质量比为1-1.5:3-4:2-3:5-7，腐蚀8-10min后取出腐蚀篮并以同样的方式用流动的去离子水进行清洗，最后将硅片吹干。
17.优选的，s2步骤中的“退火炉的预热”具体是将退火炉的温度设定为600-800℃，预热20分钟使炉内温度稳定。
18.s2步骤中的“接着将不同规格的硅片放置在本技术的通用横式石英舟内”具体为：将不同规格的硅片依次放入到横式石英舟内，规格最小的硅片放置在最内层及最下层的放置空间中，规格最大的硅片放置在最外层及最上层的放置空间中，再用配套的石英舟转移叉将装好硅片的通用横式石英舟快速、稳当的放入退火炉内加热30-60min。
19.s2步骤中的“开启风扇给退火的硅片快速降温”具体为：风扇以倾斜向下的方式对石英舟及硅片降温，风扇的中心轴和石英舟最上端形成倾斜10
°
的夹角，风速为30-50m/s。
20.用上述通用横式石英舟放置不同规格的硅片进行氧化热处理，规格最小的硅片放置在最内层及最下层的放置空间中，规格最大的硅片放置在最外层及最上层的放置空间中，避免了对不同规格硅片进行氧化热处理需要更换不同放置规格石英舟的问题，用配套的石英舟转移叉将放置有不同规格硅片的通用横式石英舟转移至退火炉内氧化退火，退火结束后取出通用横式石英舟，立即用风扇将硅片快速冷却，冷却时，由于硅片横式放置在本装置内，通过同一高度处的所有载料板围设的放置空间固定硅片，并且硅片的下表面和每个放置平台相贴合，风冷过程中不会出现硅片晃动的问题。
附图说明
21.图1是本发明通用横式石英舟立体结构图。
22.图2是图1的前视图。
23.图3是图2中a-a处的剖视图。
24.图4是将不同规格硅片放置在通用横式石英舟内使用石英舟转移叉移动的示意
图。
25.图中：通用横式石英舟100、顶板10、叉架11、底板20、支撑架21、连接件30、载料板31、放置平台32、石英舟转移叉200、硅片300。
具体实施方式
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.请参阅图1至图4，通用横式石英舟100包括顶板10、底板20、以及至少两个连接件30，每个连接件30的上端和顶板10相连接，每个连接件30的下端和底板20相连接，相邻的连接件30之间以预设的间距相隔，每个连接件30的内侧壁设置多个横向的载料板31，所有载料板31前端位于所有连接件30围成区域的内部，同一高度处的所有载料板31形成一个放置架，放置架用于放置硅片300，每个载料板31上设置至少两个放置平台32，相邻的放置平台32形成台阶状，靠近载料板31的前端的放置平台32最低，同一高度处的放置平台32围设形成一种规格硅片300所对应的放置空间，每层放置架上放置不同规格的硅片300，不同规格的硅片300由小到大逐层放置在放置架上。本实施例中，顶板10和底板20为圆形或圆环形，圆环状的顶板10和底板20有利于风冷时空气的流动至硅片的上下表面，有利于降温，连接件30的数量为三个，三个连接件30均匀分布在顶板10和底板20之间，该实施例中两个连接件30之间的夹角为120
°
。在其他实施例中，顶板10和底板20的形状可以为正方形或长方形，具体根据硅片300的规格以及退火炉的加热空间进行相应的设计。
28.进一步的，每一个载料板31上侧为连续台阶状，对应的载料板31的下侧为对应的台阶状。上述载料板31上下表面均为台阶状能够达到减少用料的目的。
29.进一步的，每层载料板31之间的间距为15-25mm，进一步的，顶板10上设置叉架11，该叉架11供外界转移叉200插入以将通用横式石英舟100移动。
30.进一步的，叉架11为两个，两个叉架11并排设置在顶板10上端面上，叉架11的端面为u形槽。
31.进一步的，底板20下端面上设置至少三个支撑架21，上述支撑架21用于支撑使通用横式石英舟100稳定放置在工位上。
32.进一步的，底板20为圆环状，多个支撑架21环绕分布在底板20的下端面上。
33.用上述通用横式石英舟100放置不同规格的硅片300进行氧化热处理，规格最小的硅片300放置在最内层及最下层的放置空间中，规格最大的硅片300放置在最外层及最上层的放置空间中，避免了对不同规格硅片300进行氧化热处理需要更换不同放置规格石英舟的问题，用配套的石英舟转移叉200将放置有不同规格硅片300的通用横式石英舟100转移至退火炉内氧化退火，退火结束后取出通用横式石英舟100，立即用风扇将硅片300快速冷却，冷却时，由于硅片300横式放置在本装置内，通过同一高度处的所有载料板31围设的放置空间固定硅片300，并且硅片300的下表面和每个放置平台32相贴合，风冷过程中不会出现硅片300晃动的问题，现有技术中立式的石英舟，虽然能放置多个统一规格的硅片300，为了便于放置及拿取硅片300，硅片300的两侧均和立式石英舟的挡板留有间隙，以致使用立
式石英舟进行风冷过程中硅片300出现晃动。
34.一种同时对不同规格硅片的氧化热处理方法，包括如下步骤：s1、氧化热前处理，氧化热前处理顺序依次为碱洗、清洗和酸洗；s2、氧化退火处理，首先给退火炉的预热，接着将不同规格的硅片300放置在本技术的通用横式石英舟内，再用配套的石英舟转移叉200将装好硅片300的通用横式石英舟快速、稳当的放入退火炉内加热30-60min，最后用配套的石英舟转移叉200将通用横式石英舟从退火炉内取出并放置在冷却工位，利用配套的石英舟转移叉200，将装好硅片300的石英舟快、稳的放入到退火炉内，待退火时间结束后，再用同样方式取出石英舟放在冷却台上，开启风扇给退火的硅片300快速降温。
35.进一步的，s1步骤中的“碱洗”具体为：先将硅片300放入到腐蚀篮内并浸入naoh溶液、tsc-1表面活性剂和水混合形成的溶液中，上述naoh溶液的浓度为49%，49%naoh溶液、tsc-1表面活性剂和水的体积比为195:105:2，目的是为了去除硅片300表面的油脂，腐蚀8-10min后取出腐蚀篮；s1步骤中的“清洗”具体为：再将其放入到溢流槽内，用溢流的去离子水清洗硅片300表面残留的腐蚀液；s1步骤中的“酸洗”具体为：再接着将其放入到由hf、hno3、ch3cooh混合形成的酸溶液中，去除硅片300表面的损伤层，上述hf的浓度为49%、hno3的浓度为70%、ch3coohhf的浓度为99%，49%的hf、70%的hno3、99%的ch3cooh、h2o的质量比为1-1.5:3-4:2-3:5-7，腐蚀8-10min后取出腐蚀篮并以同样的方式用流动的去离子水进行清洗，最后将硅片300吹干。
36.进一步的，s2步骤中的“退火炉的预热”具体是将退火炉的温度设定为600-800℃，预热20分钟使炉内温度稳定；s2步骤中的“接着将不同规格的硅片300放置在本技术的通用横式石英舟内”具体为：将不同规格的硅片300依次放入到横式石英舟内，规格最小的硅片300放置在最内层及最下层的放置空间中，规格最大的硅片300放置在最外层及最上层的放置空间中；该不同规格的硅片300为8寸、12寸，也可以为其他尺寸，将8寸、12寸硅片300可同时放入，区别于传统的退火方式，需要根据硅片300的尺寸选择相应的石英舟，该石英舟利用率更高，能一次性用同一个石英舟完成两种硅片300的氧化退火，有效的节省了石英舟的使用成本，也能完成更多尺寸的硅片300退火。
37.s2步骤中的“开启风扇给退火的硅片300快速降温”具体为：风扇以倾斜向下的方式对石英舟及硅片300降温，风扇的中心轴和石英舟最上端形成倾斜10
°
的夹角，风速为30-50m/s。由于硅片300以平放的方式放置在通用横式石英舟内，用风扇对硅片300进行快速降温，硅片300的上表面受到倾斜向下气流的作用，使得硅片300不会因为风扇吹扫力度大导致硅片300剧烈晃动，保持硅片300的完整，同时硅片300的下表面气体在硅片300上表面流动气流的带动下流动，使硅片300的上下面都能受到风速的冷却，有利于硅片300内部氧施主的平衡和稳定，对电阻率测试有很大提升。该方法不仅解决了现有技术退火时针对不同规格硅片300更换石英舟的使用问题，而且避免了冷却过程中因硅片300竖直放置石英舟卡槽宽度与硅片300厚度不匹配导致的碎片问题，大大节省了生产成本。