硅片制备的程序

2018-01-24 点击数:172
切片前先将硅单晶棒研磨成具有精确直径的单晶棒,再沿单晶棒的晶轴方向研磨出主、次参考面,用氢氟酸、硝酸和冰醋酸的混合液腐蚀研磨面,称为减径腐蚀。
1、滚磨    
    切片前先将硅单晶棒研磨成具有精确直径的单晶棒,再沿单晶棒的晶轴方向研磨出主、次参考面,用氢氟酸、硝酸和冰醋酸的混合液腐蚀研磨面,称为减径腐蚀。

2、切割   
    也称切片,把硅单晶棒切成所需形状的硅片(如圆片)的工艺。切割分多线切割、外圆切割、超声切割、电子束切割和普遍采用的内圆切割等。

3、研磨    
    也称磨片,在研磨机上,用白刚玉或金刚砂等配制的研磨液将硅片研磨成具有一定厚度和光洁度的工艺。有单面研磨和双面研磨两种方式。

4、倒角     
    为解决硅片边缘碎裂所引起的表面质量下降,以及光刻涂胶和外延的边缘凸起等问题的边缘弧形工艺。倒角方法有磨削、喷砂、化学腐蚀和恰当的抛光等,较普遍采用的是用倒角机以成型的砂轮磨削硅片边缘,直到硅片边缘形状与轮的形状一致为止(见图[硅片弧形边缘形状示意图])。

5、化学腐蚀     
    也称减薄腐蚀,目的是除去切磨后硅片表面的损伤层和沾污层,改善表面质量和提高表面平整度。化学腐蚀法有篮式、桶式、旋转杆式和盒式,采用氢氟酸、硝酸和冰醋酸的混合液从硅片两侧腐蚀掉一定的厚度。

6、抛光    
    为了制备合乎器件和集成电路制作要求的硅片表面,必须进行抛光,以除去残留的损伤层并获得一定厚度的高平整度的镜面硅片。抛光分机械抛光、化学抛光、电子束抛光、离子束抛光,较普遍采用的是化学机械抛光。化学机械抛光是化学腐蚀和机械磨削同时进行,分为铜离子抛光、铬离子抛光和普遍采用的二氧化硅胶体抛光。二氧化硅胶体抛光是由极细的二氧化硅粉、氢氧化钠(或有机碱)和水配制成胶体抛光液。在抛光过程中,氢氧化钠与硅表面反应生成硅酸钠,通过与二氧化硅胶体的磨削,硅酸钠进入抛光液,两个过程不停顿地同时进行而达到抛光的目的。根据不同要求,可用一次抛光、二次抛光(粗抛光和精抛光)或三次抛光(粗抛光、中间抛光和精抛光)。为满足超大规模集成电路对表面质量和平整度的要求,已有无蜡抛光和无磨料抛光等新工艺。

7、硅抛光片检测     
    包括目检、几何尺寸检测和热氧化层错检测等。目检是在正面高强度光或大面积散射光照射下目测抛光片上的原生缺陷和二次缺陷。这些缺陷包括边缘碎裂、沾污、裂纹、弧坑、鸦爪、波纹、槽、雾、嵌入磨料颗粒、小丘、桔皮、浅坑、划道、亮点、退刀痕和杂质条纹等。几何尺寸的检测包括硅片的厚度、总厚度变化、弯曲度和平整度的检测。厚度为硅片中心上、下表面两个对应点之间的距离;总厚度变化为同一硅片上厚度最大值与最小值之差;弯曲度为硅片的中线面与参考平面之间距离的最大值与最小值之差;平整度指硅片表面上最高点与最低点的高度差,用总指示读数表征。硅片的热氧化层错检测是指硅抛光片表面的机械损伤、杂质沾污和微缺陷等在硅片热氧化过程中均会产生热氧化层错,经择优腐蚀后,在金相显微镜下观测热氧化层错的密度,以此鉴定硅片表面的质量。
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