半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点样本Word下载.docx
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5.腐蚀
6.背损伤
7.边沿镜面抛光
8.预热清洗
9.抵抗稳定——退火
10.背封
11.粘片
12.抛光
13.检查前清洗
14.外观检查
15.金属清洗
16.擦片
17.激光检查
18.包装/货运
切片(class500k)
硅片加工简介中,从单晶硅棒开始第一种环节就是切片。
这一环节核心是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽量地减少损耗,也就是规定将单晶棒尽量多地加工成有用硅片。
为了尽量得到最佳硅片,硅片规定有最小量翘曲和至少量刀缝损耗。
切片过程定义了平整度可以基本上适合器件制备。
切片过程中有两种重要方式——内圆切割和线切割。
这两种形式切割方式被应用因素是它们能将材料损失减少到最小,对硅片损伤也最小,并且容许硅片翘曲也是最小。
切片是一种相对较脏过程,可以描述为一种研磨过程,这一过程会产生大量颗粒和大量很浅表面损伤。
硅片切割完毕后,所粘碳板和用来粘碳板粘结剂必要从硅片上清除。
在这清除和清洗过程中,很重要一点就是保持硅片顺序,由于这时它们还没有被标记区别。
激光标记(Class500k)
在晶棒被切割成一片片硅片之后,硅片会被用激光刻上标记。
一台高功率激光打印机用来在硅片表面刻上标记。
硅片按从晶棒切割下相似顺序进行编码,因而能懂得硅片对的位置。
这一编码应是统一,用来辨认硅片并懂得它来源。
编码能表白该硅片从哪一单晶棒什么位置切割下来。
保持这样追溯是很重要,由于单晶整体特性会随着晶棒一头到另一头而变化。
编号需刻足够深,从而到最后硅片抛光完毕后仍能保持。
在硅片上刻下编码后,虽然硅片有漏掉,也能追溯到本来位置,并且如果趋向明了,那么就可以采用对的办法。
激光标记可以在硅片正面也可在背面,尽管正面普通会被用到。
倒角
当切片完毕后,硅片有比较尖利边沿,就需要进行倒角从而形成子弹式光滑边沿。
倒角后硅片边沿有低中心应力,因而使之更牢固。
这个硅片边沿强化,能使之在后来硅片加工过程中,减少硅片碎裂限度。
图1.1举例阐明了切片、激光标记和倒角过程。
图1.1
磨片(Class500k)
接下来环节是为了清除切片过程及激光标记时产生不同损伤,这是磨片过程中要完毕。
在磨片时,硅片被放置在载体上,并环绕放置在某些磨盘上。
硅片两侧都能与磨盘接触,从而使硅片两侧能同步研磨到。
磨盘是铸铁制,边沿锯齿状。
上磨盘上有一系列洞,可让研磨砂分布在硅片上,并随磨片机运动。
磨片可将切片导致严重损伤清除,只留下某些均衡浅显伤痕;
磨片第二个好处是经磨片之后,硅片非常平整,由于磨盘是极其平整。
磨片过程重要是一种机械过程,磨盘压迫硅片表面研磨砂。
研磨砂是由将氧化铝溶液延缓煅烧后形成细小颗粒构成,它能将硅外层研磨去。
被研磨去外层深度要比切片导致损伤深度更深。
腐蚀(Class100k)
磨片之后,硅片表面尚有一定量均衡损伤,要将这些损伤去除,但尽量低引起附加损伤。
比较有特色就是用化学办法。
有两种基本腐蚀办法:
碱腐蚀和酸腐蚀。
两种办法都被应用于溶解硅片表面损伤某些。
背损伤(Class100k)
在硅片背面进行机械损伤是为了形成金属吸杂中心。
当硅片达到一定温度时?
,如Fe,Ni,Cr,Zn等会减少载流子寿命金属原子就会在硅体内运动。
当这些原子在硅片背面遇到损伤点,它们就会被诱陷并本能地从内部移动到损伤点。
背损伤引入典型是通过冲击或磨损。
举例来说,冲击办法用喷砂法,磨损则用刷子在硅片表面磨擦。
其她某些损伤办法尚有:
淀积一层多晶硅和产生一化学生长层。
边沿抛光
硅片边沿抛光目是为了去除在硅片边沿残留腐蚀坑。
当硅片边沿变得光滑,硅片边沿应力也会变得均匀。
应力均匀分布,使硅片更结实。
抛光后边沿能将颗粒灰尘吸附降到最低。
硅片边沿抛光办法类似于硅片表面抛光。
硅片由一真空吸头吸住,以一定角度在一旋转桶内旋转且不妨碍桶垂直旋转。
该桶有一抛光衬垫并有砂浆流过,用一化学/机械抛光法将硅片边沿腐蚀坑清除。
另一种办法是只对硅片边沿进行酸腐蚀。
图1.2举例阐明了上述四个环节:
图1.2
预热清洗(Class1k)
在硅片进入抵抗稳定前,需要清洁,将有机物及金属沾污清除,如果有金属残留在硅片表面,当进入抵抗稳定过程,温度升高时,会进入硅体内。
这里清洗过程是将硅片浸没在能清除有机物和氧化物清洗液(H2SO4+H2O2)中,许多金属会以氧化物形式溶解入化学清洗液中;
然后,用氢氟酸(HF)将硅片表面氧化层溶解以清除污物。
抵抗稳定——退火(Class1k)
硅片在CZ炉内高浓度氧氛围里生长。
由于绝大某些氧是惰性,然而仍有少数氧会形成小基团。
这些基团会扮演n-施主角色,就会使硅片电阻率测试不对的。
要防止这一问题发生,硅片必要一方面加热到650℃左右。
这一高温度会使氧形成大基团而不会影响电阻率。
然后对硅片进行急冷,以阻碍小氧基团形成。
这一过程可以有效消除氧作为n-施主特性,并使真正电阻率稳定下来。
背封(Class10k)
对于重掺硅片来说,会通过一种高温阶段,在硅片背面淀积一层薄膜,能制止掺杂剂向外扩散。
这一层就犹如密封剂同样防止掺杂剂逃逸。
普通有三种薄膜被用来作为背封材料:
二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、多晶硅。
如果氧化物或氮化物用来背封,可以严格地以为是一密封剂,而如果采用多晶硅,除了重要作为密封剂外,还起到了外部吸杂作用。
图1.3举例阐明了预热清洗、抵抗稳定和背封环节。
图1.3预热清洗、阻抗稳定和背封示意图
粘片(Class10k)在硅片进入抛光之前,先要进行粘片。
粘片必要保证硅片能抛光平整。
有两种重要粘片方式,即蜡粘片或模板粘片。
顾名思义,蜡粘片用一固体松香蜡与硅片粘合,并提供一种极其平参照表面?
。
这一表面为抛光提供了一种固体参照平面。
粘蜡能防止当硅片在一侧面载体下抛光时硅片移动。
蜡粘片只对单面抛光硅片有用。
另一办法就是模板粘片,有两种不同变异。
一种只合用于单面抛光,用这种办法,硅片被固定在一圆模板上,再放置在软衬垫上。
这一衬垫能提供足够摩擦力因而在抛光时,硅片边沿不会完全支撑到侧面载体,硅片就不是硬接触,而是“漂浮”在物体上。
当正面进行抛光时,单面粘片保护了硅片背面。
另一种办法合用于双面抛光。
用这种办法,放置硅片模板上下两侧都是敞开,普通两面都敞开模板称为载体。
这种办法可以容许在一台机器上进行抛光时,两面能同步进行,操作类似于磨片机。
硅片两个抛光衬垫放置在相反方向,这样硅片被推向一种方向顶部时和相反方向底部,产生应力会互相抵消。
这就有助于防止硅片被推向坚硬载体而导致硅片边沿遭到损坏。
?
除了许多加载在硅片边沿负荷,当硅片随载体运转时,边沿不大也许会被损坏。
抛光(Class≤1k)
硅片抛光目是得到一非常光滑、平整、无任何损伤硅表面。
抛光过程类似于磨片过程,只是过程基本不同。
磨片时,硅片进行是机械研磨;
而在抛光时,是一种化学/机械过程。
这个在操作原理上不同是导致抛光能比磨片得到更光滑表面因素。
抛光时,用特制抛光衬垫和特殊抛光砂对硅片进行化学/机械抛光。
硅片抛光面是旋转,在一定压力下,并经覆盖在衬垫上研磨砂。
抛光砂由硅胶和一特殊高pH值化学试剂构成。
这种高pH化学试剂能氧化硅片表面,又以机械方式用具有硅胶抛光砂将氧化层从表面磨去。
硅片普通要经多步抛光。
第一步是粗抛,用较硬衬垫,抛光砂更易与之反映,并且比背面抛光中用到砂中有更多粗糙硅胶颗粒。
第一步是为了清除腐蚀斑和某些机械损伤。
在接下来抛光中,用软衬、含较少化学试剂和细硅胶颗粒抛光砂。
清除剩余损伤和薄雾最后抛光称为精抛。
粘片和抛光过程如图1.4所示:
图1.4粘片和抛光示意图
检查前清洗(class10)
硅片抛光后,表面有大量沾污物,绝大某些是来自于抛光过程颗粒。
抛光过程是一种化学/机械过程,集中了大量颗粒。
为了能对硅片进行检查,需进行清洗以除去大某些颗粒。
通过这次清洗,硅片清洁度仍不能满足客户规定,但能对其进行检查了。
普通清洗办法是在抛光后用RCASC-1清洗液。
有时用SC-1清洗时,同步还用磁超声清洗能更为有效。
另一办法是先用H2SO4/H2O2,再用HF清洗。
相比之下,这种办法更能有效清除金属沾污。
检查
通过抛光、清洗之后,就可以进行检查了。
在检查过程中,电阻率、翘曲度、总厚度超差和平整度等都要测试。
所有这些测量参数都要用无接触办法测试,因而抛光面才不会受到损伤。
在这点上,硅片必要最后满足客户尺寸性能规定,否则就会被裁减。
金属物去除清洗
硅片检查完后,就要进行最后清洗以清除剩余在硅片表面所有颗粒。
重要沾污物是检查前清洗后仍留在硅片表面金属离子。
这些金属离子来自于各不同用到金属与硅片接触加工过程,如切片、磨片。
某些金属离子甚至来自于前面几种清洗过程中用到化学试剂。
因而,最后清洗重要是为了清除残留在硅片表面金属离子。
这样做因素是金属离子能导致少数载流子寿命,从而会使器件性能减少。
SC-1原则清洗液对清除金属离子不是很有效。
因而,要用不同清洗液,如HCl,必要用到。
擦片
在用HCl清洗完硅片后,也许还会在表面吸附某些颗粒。
某些制造商选取PVA制刷子来清除这些残留颗粒。
在擦洗过程中,纯水或氨水(NH4OH)应流经硅片表面以带走沾附颗粒。
用PVA擦片是清除颗粒有效手段。
激光检查
硅片最后清洗完毕后,就需要检查表面颗粒和表面缺陷。
激光检查仪能探测到表面颗粒和缺陷。
由于激光是短波中高强度波源。
激光在硅片表面反射。
如果表面没有任何问题,光打到硅片表面就会以相似角度反射。
然而,如果光打到颗粒上或打到粗糙平面上,光就不会以相似角度反射。
反射光会向各个方向传播并能在不同角度被探测到。
包装/货运
尽管如此,也许还没有考虑非常周到,硅片包装是非常重要。
包装目是为硅片提供一种无尘环境,并使硅片在运送时不受到任何损伤;
包装还可以防止硅片受潮。
如果一片好硅片被放置在一容器内,并让它受到污染,它污染限度会与在硅片加工过程中任何阶段同样严重,甚至以为这是更严重问题,由于在硅片生产过程中,随着每一环节完毕,硅片价值也在不断上升。
抱负包装是既能提供清洁环境,又能控制保存和运送时小环境整洁。
典型运送用容器是用聚丙烯、聚乙烯或某些其她塑料材料制成。
这些塑料应不会释放任何气体并且是无尘,如此硅片表面才不会被污染。
最后六个环节如图1.5所示。
图1.5检查前清洗、外观检查、金属离子去除清洗、擦片、激光检查和包装/货运示意图
硅片制备阶段问题
在硅片制造过程中,涉及到许多参数。
并且这些参数中有许多会因最后硅片目的不同而发生变化。
对硅片来说,有某些参数始终是很重要,如平整度、缺陷、沾污等。
在下面章节中将详细讨论。
当硅片被不对的运营刀片所切割时,就会导致弯曲刀口。
这些刀口都不会相似,这就使硅片有不同种类平面缺陷。
能以最佳方式使硅片得到平整表面是很重要,因而应以尽量平面去切割硅片。
有不同测量办法来测试硅片平整度。
某些测量办法给出了圆形或者说是整个硅片平整度而另某些办法只显示出局部硅片平整度。
整个平整度对于设计样品时是很重要,?
从另一方面说,局部平整度对于?
设计是很重要,?
某些整体
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