硅片加工技術(shù)53386課件

硅片加工技術(shù)及化學(xué)品硅片加工技術(shù)一：硅片成形概述硅片成形指的是將硅棒制成Si晶片的工藝過程主要步驟：切片、結(jié)晶定位、晶邊圓磨、化學(xué)刻蝕、缺陷聚集及各步驟之間所需的清洗過程。硅片成形工藝目的：提高硅棒的使用率，將硅材料的浪費降至最低，提供具有高平行度與高平坦度且表面潔凈的晶片，保證晶片表面在晶體學(xué)、化學(xué)與電學(xué)特性等與其內(nèi)部材料一致；晶片成形過程中的工藝易在晶片表面形成許多微觀缺陷。硅片加工技術(shù)二、切片切片決定了晶片的幾個重要規(guī)格：表面晶向、晶片厚度、晶面斜度、曲度。1、晶棒固定（單晶硅切片前，晶棒已磨好外徑與平邊）硅棒在切片前是以蠟或樹脂類的黏結(jié)劑粘附于與硅棒相同長度的石墨上；石墨起支撐作用、防切割過程中對硅片邊緣造成崩角現(xiàn)象硅片加工技術(shù)3、切片（決定晶片在隨后工藝過程中曲翹度的大?。┚€切割：高速往復(fù)運動的張力鋼線或銅線上噴灑陶瓷磨料或聚乙二醇與SiC按1：0.8比例混合均勻的切割液，切割晶棒；線切割是以整支晶棒同時切割，加工出的Si片曲翹度特性較好。硅片加工技術(shù)三、晶邊圓磨晶邊圓磨的作用：1、防止晶片邊緣破裂晶片在制造與使用的過程中，唱會遭受機械、手等的撞擊而導(dǎo)致晶片邊緣破裂，形成應(yīng)力集中的區(qū)域，這些應(yīng)力集中區(qū)域會使晶片在使用中不斷地釋放污染粒子，進(jìn)而影響產(chǎn)品的合格率硅片加工技術(shù)三、晶邊圓磨晶邊圓磨的作用：3、增加薄膜層在晶片邊緣的平坦度在薄膜生長工藝中，銳角區(qū)域的生長速度會比平面快，使用未經(jīng)圓磨的晶片在薄膜生長時容易在邊緣產(chǎn)生突起硅片加工技術(shù)三、晶邊圓磨工藝過程：通過化學(xué)刻蝕、輪磨得方式來實現(xiàn)，其中以輪磨得方式最穩(wěn)定；輪磨主要是利用調(diào)整旋轉(zhuǎn)的鉆石沙來研磨被固定在真空吸盤上慢速轉(zhuǎn)動的晶片，在此過程中，除了研磨晶片的外形，還能較準(zhǔn)確地控制晶片的外徑與平邊的位置和尺寸。硅片加工技術(shù)四：晶面研磨目的：去除晶片切片時所產(chǎn)生的鋸痕與破壞層，并同時降低晶片表面粗糙度。晶面研磨設(shè)備如圖：待研磨的Si片被置于挖有與晶片相同大小孔洞承載片中，再將此承載片置于兩個研磨盤之間。硅片表面材料的磨除主要是靠介于研磨盤與硅片間的陶瓷磨料以抹磨得方式進(jìn)行。硅片加工技術(shù)五：刻蝕刻蝕目的：去除機械加工在晶片表面所造成的應(yīng)力層，并同時提供一個更潔凈、平滑的表面?？涛g液：酸系，氫氟酸、硝酸及醋酸組成的混合液堿系，不同濃度的氫氧化鈉或氫氧化鉀組成。硅片加工技術(shù)五：刻蝕刻蝕設(shè)備：以酸洗槽為主，工藝流程如圖；工藝關(guān)鍵在于刻蝕時間的控制，當(dāng)Si片離開酸液槽時，必須立即放入水槽中將酸液洗盡，以避免過蝕現(xiàn)象發(fā)生。硅片加工技術(shù)六：拋光拋光時，先將晶片以蠟粘著或真空夾持方式固定于拋光盤上，再將含有SiO2的微細(xì)懸浮硅酸膠及NaOH等拋光劑加于拋光劑中進(jìn)行拋光。晶片與拋光盤之間的黏結(jié)技術(shù)，將影響拋光后晶片表面的平坦度或造成晶片表面缺陷的存在。硅片加工技術(shù)六：拋光拋光過程（化學(xué)機械反應(yīng)過程）由拋光液中的NaOH、KOH、NH4OH腐蝕晶片的表面層，拋光布、硅酸膠及晶片間的機械摩擦作用則提供腐蝕的動力來源，不斷腐蝕氧化所形成的微拋光屑經(jīng)拋光液的化學(xué)作用與沖刷而達(dá)到從晶片表面去除的目的。最佳方式為機械力與化學(xué)力二者處于平衡。拋光批次時間約：20—40min硅片加工技術(shù)六：拋光3、表面缺陷及平坦度檢查拋光后經(jīng)初步清洗的晶片必須馬上做表面缺陷檢查（漣漪檢查），造成表面缺陷的主要原因是拋光過程中上蠟情形不佳或拋光機臺環(huán)境太差，一般認(rèn)為10μm以上的微粒既有造成漣漪的可能性。硅片清洗及化學(xué)品一、硅片清洗主要用化學(xué)品制程材料的化學(xué)品清洗微粒氨水、雙氧水金屬不純物硫酸、雙氧水，鹽酸、雙氧水，硝酸、氫氟酸、雙氧水有機物硫酸、雙氧水，氨水、雙氧水、水氧化層氫氟酸、純凈水硅片清洗及化學(xué)品二：清洗技術(shù)及高純度化學(xué)品清洗技術(shù)分類：濕式清洗技術(shù)、干式清洗技術(shù)1、濕式清洗技術(shù)2、干式清洗技術(shù)：氣相清洗，可達(dá)到與濕式清洗同樣的目的，不需經(jīng)常更換化學(xué)品，無法出去如重金屬等污染源硅片清洗及化學(xué)品三、濕式清洗技術(shù)與化學(xué)品2、RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗工序2（SC2，又稱HPM）HCl/H2O2/H2O工序主要應(yīng)用在金屬離子的去除，利用的是HCl所形成的活性離子易與金屬離子化合的原理。清洗液以HCl：H2O2：H2O=1：1：6清洗溫度：70℃；清洗時間5—10min硅片清洗及化學(xué)品三、濕式清洗技術(shù)與化學(xué)品3、piranha清洗工序（SPM）H2SO4/H2O2工序主要應(yīng)用在有機物的去除，是利用H2O2的強氧化性來破壞有機物中的碳?xì)滏I。清洗液一般以H2SO4：H2O2=4：1清洗溫度：130℃；清洗時間10—15min硅片清洗及化學(xué)品三、濕式清洗技術(shù)與化學(xué)品4、diluteHF清洗工序（DHF）HF/H2O應(yīng)用清除硅片表面自然生成的SiO2層，原理是HF在室溫下與SiO2形成可溶性的H2SiF6，由于此氧化物的厚度有限（約11.5nm），一般均用