用SACP技术研究ELID磨削后的单晶硅片表面变质层

用ＳＡＣＰ技术研究ＥＬＩＤ磨削后的单晶硅片表面变质层＊刘世民１，２于栋利２田永君２何巨龙２李东春２陈世镇２（１．秦皇岛玻璃研究设计院，秦皇岛０６６００４）（２．燕山大学，秦皇岛０６６００４）单晶硅片的表面质量是制约制造超大规模集成电路成品率的主要因素...     

用SACP技术研究ELID磨削后的单昌硅片表面变质层

利用扫描电镜的选区电子通道花样技术研究了用ＥＬＩＤ磨削技术制作的两咱单昌硅片磨削样品的表面变支的厚度及其结构。结果表明，表面粗糙度依次ｎｍ和２２．５ｎｍ两种（１１１）单 产品南层厚度分别为２．８μ和４．８μｍ。     

单晶硅片磨削损伤的透射电子显微分析

为了揭示硅片自旋转磨削加工表面层损伤机理,采用透射电子显微镜对硅片磨削表面层损伤特性进行了分析.结果表明:粗磨Si片的损伤层中有大量微裂纹和高密度位错;半精磨和精磨si片的损伤层中除了微裂纹和位错外,还存在非晶硅和多晶硅(Si-I相和Si-III相).从粗磨到半精磨,Si片的非晶层厚度从约Onm增大到约110nm;从半精磨剑精磨,Si片的非品层厚度由约110nm减小至约30nm,且非晶层厚度的分布均匀性提高.从粗磨到精磨,Si片损伤深度、微裂纹深度及位错滑移深度逐渐减小,材料的去除方式由脆性断裂方式逐渐向塑性方式过渡.     

单晶硅片磨削损伤的透射电子显微分析

为了揭示硅片自旋转磨削加工表面层损伤机理,采用透射电子显微镜对硅片磨削表面层损伤特性进行了分析.结果表明:粗磨Si片的损伤层中有大量微裂纹和高密度位错;半精磨和精磨si片的损伤层中除了微裂纹和位错外,还存在非晶硅和多晶硅(Si-I相和Si-III相).从粗磨到半精磨,Si片的非晶层厚度从约Onm增大到约110nm;从半精磨剑精磨,Si片的非品层厚度由约110nm减小至约30nm,且非晶层厚度的分布均匀性提高.从粗磨到精磨,Si片损伤深度、微裂纹深度及位错滑移深度逐渐减小,材料的去除方式由脆性断裂方式逐渐向塑性方式过渡.     

砂轮粒径对磨削后Si片表面形貌的影响

磨削工艺被广泛应用于大直径Si衬底的制备中,而由磨削带来的Si片表面损伤及形貌对后续加工有较大的影响.利用扫描电子显微镜、粗糙度仪、喇曼光谱仪等工具对经过2000#、3000#、8000#砂轮磨削的Si片表面损伤层厚度及表面形貌进行了一系列测试,通过对测试数据的分析,得到了不同粒径磨削砂轮的优缺点,在此基础上提出了将传统单步磨削工艺优化为2000#磨削+8000#磨削的两步加工工艺,该工艺既可以保证较高的Si片表面质量,又具有较高的生产效率.     

硅片表面磨削技术的应用研究

随着IC制造技术的飞速发展,为了增加IC芯片产量和降低单元制造成本,硅片直径趋向大直径化,原有的传统研磨工艺已不适应大直径硅片的加工,人们开始研究用硅片自旋转表面磨削方法来代替传统的研磨方法。通过实验的方法,对切割后的硅片表面进行磨削,获得了较理想的表面效果,达到了减少抛光去除量和抛光时间的目的。     

用SEM的SACP技术分析合金材料的表面织构

本文是在平行电子束的条件下采用单偏转摇摆聚焦方法去获得高角分辨率的选区电子通道花样，选区尺寸为５μｍ。对具有面织构的试样表面上１００个晶粒用上述ＳＡＣＰ技术进行了逐点位向分析。然后，根据分析结果，对热处理后新织构的形成机制进行了讨论，表明选区电子通道花样技术是研究表面织构形成机制的一种直观而有效的方法。     

单晶硅片超精密加工表面\亚表面损伤检测技术

对超精密加工的硅片的表层完整性的精密控制需要以精、准的检测技术为基础,本文概括性的分析了用于超精密加工硅片的表面\亚表面损伤检测技术,并从破坏性和非破坏性两个角度对检测方法的应用和发展进行了论述.     

大尺寸Si片自旋转磨削表面的损伤分布研究

为了更好地评价大直径Si片磨削加工损伤深度的大小和分布,提高下道抛光工序的效率,采用角度抛光法和方差分析法研究了Si片表面的损伤分布.结果表明,采用自旋转磨削方式磨削的Si片表面的损伤分布不均匀,沿圆周方向在(110)晶向处的损伤深度比在(100)晶向处的损伤深度大,沿半径方向从圆心到边缘损伤深度逐渐增大,损伤深度的最大差值约为2.0um.该分布规律对检测损伤深度时样品采集位置的选取及提高抛光加工效率均有重要的指导意义.     

300 mm硅片表面延性磨削机理研究

根据脆性材料实现延性磨削时存在临界深度的理论,通过设定磨削参数,使之满足硅片的延性磨削条件.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对磨削硅片表面和截面进行分析研究.研究结果表明:硅片表面形成规律的磨削印痕,且磨削印痕微弱,在硅片表面留下的磨削沟槽保留延性磨削特征,硅片表面无微细裂纹和因脆性崩裂产生的凹坑;硅片截面明显地分为非晶层、次表面损伤层、单晶硅层,非晶层厚度约为50～100 nm,表面微细裂纹完全消失,次表面损伤层厚度约为50～150 nm,次表面损伤层存在微细裂纹.     

晶圆超精密磨削加工表面层损伤的研究

介绍了晶圆减薄机的工艺过程和原理,研究了磨削工艺中砂轮粒度、砂轮进给率、砂轮转速和工作台转速对硅片表面层损伤深度的影响.     

硅片在背面减薄工序中降低破片率的研究

随着半导体工业的发展,对芯片的厚度要求愈来愈薄。在半导体制造中通过对硅片进行背面减薄达到芯片变薄的目的。然而由于硅片的厚度变薄,在后续的制造过程中也增加了硅片破裂的概率。对于已经几乎加工完毕的芯片,破片造成的成本显然是相当高昂的。文章对硅片在背面减薄工序和流通环节中可能产生破片的因素进行了研究探索,通过对设备的部分装置进行改造,改进流通环节中的一些方法,经过总结数据,验证了硅片在背面减薄工序中降低破片率的可行性。     

硅片背面减薄技术研究

硅片背面磨削减薄工艺中,机械磨削使硅片背面产生损伤,导致表面粗糙,且发生翘曲变形.分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄,采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征,用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度,用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度.结果表明,经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤,表面粗糙且翘曲度大,粗糙度分别为0.15和0.016 μm,翘曲度分别为147和109 μm;经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤,粗糙度均小于0.01 μm,硅片翘曲度低于60 μm.     

抛光工艺对硅片表面Haze值的影响

随着超大规模集成电路的快速发展,硅片表面的Haze值对于现代半导体器件工艺的影响也越来越受到人们的重视.通过实验研究了精抛光工艺参数对硅片表面Haze值的影响规律.结果表明,随着抛光时间的延长,硅的去除量逐渐增大,硅片表面Haze值逐渐降低;同时抛光过程中机械作用与化学作用的协同作用对Haze值也有较大影响.随着抛光液温度的降低与抛光液体积流量的减小,化学作用减弱,硅片表面Haze值逐渐减小.而随着抛光压力的增大,机械作用逐渐起主导作用,硅片表面Haze值逐渐降低.但当Haze值降低到某一数值后,随着硅去除量的增大、抛光液温度的下降、抛光液体积流量的降低、抛光压力的增大,硅片表面的Haze值基本保持不变.     

HF溶液中铜离子在硅片表面沉积的研究

研究了溶液中的铜离子在硅片表面的沉积情况,尝试采用几种螯合剂来减少铜在硅片表面的沉积.GFAAS的测试结果表明,HF稀溶液中加入少量螯合剂,均可以使硅片表面的金属Cu的沉积量显著减少,但不同的螯合剂效果不同,而且与溶液中螯合剂与铜形成的络合物稳定性质并不完全一致.加入螯合剂后,铜离子与螯合剂不仅在溶液中反应,而且在硅片表面形成竞争吸附,对铜离子在硅片表面的沉积量影响较大.     

用双氧水方法提高单晶硅片制绒效果的研究

介绍了在制绒前使用双氧水＋低浓度碱液＋超声的预清洗工艺的新方法。与常规的预清洗工艺相比,新的预清洗工艺避免了生产过程中的漂篮现象,改善了硅片表面的清洁质量,降低了表面微粗糙度。通过扫描电子显微镜（SEM）观察,使用双氧水预清洗后的制绒绒面金字塔尺寸小而均匀,反射率也有所降低。新预清洗工艺制绒后的硅片增加了对入射光的吸收,有利于提高电池短路电流,对提升电池光电转换效率有重要意义。     

用硅片键合技术制备真空微二极管

本文简述了场发射真空微二极管的工作特点、结构参数设计考虑及制备工艺技术，对键合法制备的样品进行了测试分析：起始发射电压５～６伏，反向击穿电压大于７０伏发射在田极电压为２０Ｖ时达０．５ｍＡ。