一种高纯度硅材料的加工方法与流程

专利2025-04-01  5


本发明涉及硅材料加工,特别是涉及一种高纯度硅材料的加工方法。


背景技术:

1、真空腔体上部电极是以单晶硅硅片为原料,上部电极为负极,由硅棒经过切片、研磨、刻蚀、打微孔、形状加工、抛光、清洗等一系列精密加工制成,广泛应用在红外探测、半导体、航天、汽车、医疗、电子消费产品、科研等领域。

2、然而,硅电极在硅片氧化膜刻蚀等加工工艺过程会被逐渐腐蚀并变薄,当硅电极厚度减少到一定程度后,就需替换新的硅电极。目前市售的真空腔体上部电极,由于组成硅体的晶体纯度程度低、抗腐蚀性差,耐久性低,其使用周期短、使用效果差且价格昂贵。

3、因此,亟需一种新的加工方法,能够使真空腔体上部电极具有更高的纯度、体积电阻率和耐用性,具有更优耐等离子腐蚀特性和低阶电损耗,同时能够大幅降低真空腔体上部电极材料的制造成本。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明旨在提供一种高纯度硅材料的加工方法,以高纯度单晶硅为原料,通过高转速高精密设备进行前段工艺的加工处理,后续通过对产品的清洗、刻蚀、抛光、脱脂等工艺流程,得到加工后的高纯度硅材料。

2、本发明提供了一种高纯度硅材料的加工方法,包括以下步骤:

3、获取高纯度单晶硅;

4、对高纯度单晶硅加工微孔后进行脱脂;

5、对脱脂后的高纯度单晶硅进行微孔蚀刻;

6、对蚀刻后的高纯度单晶硅进行抛光;

7、对抛光后的高纯度单晶硅进行微孔脱脂。

8、作为本发明的进一步改进,所述对高纯度单晶硅加工微孔后进行脱脂,包括:

9、将硅材料表面水基清洗液和水按照4:1的比例进行混合,得到第一脱脂液;

10、使用第一脱脂液对加工微孔后的高纯度单晶硅进行脱脂;

11、使用40hz的超声波清洗8分钟。

12、作为本发明的进一步改进,所述硅材料表面水基清洗液包括无机盐分散剂、非离子表面活性剂、抛光剂、剥离剂。

13、作为本发明的进一步改进,所述无机盐分散剂的组分包括碳酸钾,所述非离子表面活性剂的组分包括2-巯基-3-丁醇,所述抛光剂的组分包括焦磷酸钾,所述剥离剂的组分包括氢氧化钾。

14、作为本发明的进一步改进,所述无机盐分散剂的含量为3.9%,所述非离子表面活性剂的含量为19%,所述抛光剂的含量为5.5%,所述剥离剂的含量为3.5%。

15、作为本发明的进一步改进,所述对脱脂后的高纯度单晶硅进行微孔蚀刻,包括:

16、将含量为49%的氟化氢和含量为55%的硝酸按照1:4的比例进行混合,得到第二蚀刻液;

17、使用第二蚀刻液对脱脂后的高纯度单晶硅蚀刻30秒;

18、使用去离子水冲洗;

19、使用超声波清洗5分钟。

20、作为本发明的进一步改进,所述对蚀刻后的高纯度单晶硅进行抛光,包括:

21、使用粗糙度1500目的抛光垫;

22、将抛光液和水按照10:1的比例进行混合,得到第三抛光液;

23、使用第三抛光液对蚀刻后的高纯度单晶硅进行抛光,抛光时间为60分钟,单面抛光时间为30分钟,使高纯度单晶硅的粗糙度达到0.025ra以下。

24、作为本发明的进一步改进,所述抛光液的组分及重量比包括20~40wt%的磨料、5~10wt%的ph值调节剂、0.04~0.05wt%的表面活性剂、1~10wt%的氧化剂、3~5wt%的螯合剂。

25、作为本发明的进一步改进,所述对抛光后的高纯度单晶硅进行微孔脱脂,包括:

26、将硫酸和过氧化氢按照1:1的比例进行混合,得到第四脱脂液;

27、将抛光后的高纯度单晶硅放置于第四脱脂液中,放置时间10分钟,温度保持130℃;

28、使用超声波清洗10分钟。

29、作为本发明的进一步改进,所述硫酸含量为95~98%,所述过氧化氢含量为34%。

30、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

31、本发明提供了一种高纯度硅材料的加工方法,能够使真空腔体上部电极具有更高的纯度、体积电阻率和耐用性,具有更优耐等离子腐蚀特性和低阶电损耗,同时能够大幅降低真空腔体上部电极材料的制造成本。



技术特征:

1.一种高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述对高纯度单晶硅加工微孔后进行脱脂,包括:

3.根据权利要求2所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述硅材料表面水基清洗液包括无机盐分散剂、非离子表面活性剂、抛光剂、剥离剂。

4.根据权利要求3所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述无机盐分散剂的组分包括碳酸钾,所述非离子表面活性剂的组分包括2-巯基-3-丁醇,所述抛光剂的组分包括焦磷酸钾,所述剥离剂的组分包括氢氧化钾。

5.根据权利要求3或4所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述无机盐分散剂的含量为3.9%,所述非离子表面活性剂的含量为19%,所述抛光剂的含量为5.5%,所述剥离剂的含量为3.5%。

6.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述对脱脂后的高纯度单晶硅进行微孔蚀刻,包括:

7.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述对蚀刻后的高纯度单晶硅进行抛光,包括:

8.根据权利要求7所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述抛光液的组分及重量比包括20~40wt%的磨料、5~10wt%的ph值调节剂、0.04~0.05wt%的表面活性剂、1~10wt%的氧化剂、3~5wt%的螯合剂。

9.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述对抛光后的高纯度单晶硅进行微孔脱脂,包括:

10.根据权利要求9所述的高纯度硅材料的加工方法,其特征在于,所述硫酸含量为95~98%,所述过氧化氢含量为34%。


技术总结
本发明提供一种高纯度硅材料的加工方法,包括以下步骤:获取高纯度单晶硅;对高纯度单晶硅加工微孔后进行脱脂;对脱脂后的高纯度单晶硅进行微孔蚀刻;对蚀刻后的高纯度单晶硅进行抛光;对抛光后的高纯度单晶硅进行微孔脱脂。本发明提供的高纯度硅材料的加工方法,能够使真空腔体上部电极具有更高的纯度、体积电阻率和耐用性,具有更优耐等离子腐蚀特性和低阶电损耗,同时能够大幅降低真空腔体上部电极材料的制造成本。

技术研发人员:陈浩,金巨万
受保护的技术使用者:安徽高芯众科半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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