硅片表面粗糙度的测试及分析

1、硅片表面粗糙度的测试及分析硅片表面粗糙度的测试及分析 目录目录硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析表面粗糙度定义及评定参数表面粗糙度定义及评定参数毕业设计毕业设计背景及意义背景及意义结论结论设计背景及意义设计背景及意义u 背景：背景： 随着集成电路技术的进步，集成电路芯片不断向高集随着集成电路技术的进步，集成电路芯片不断向高集成化、高密度化及高性能方向发展。成化、高密度化及高性能方向发展。 集成电路（集成电路（ICIC）是现代信息产业的基础。）是现代信息产业的基础。ICIC所用的材料所用的材料主要是硅、锗和砷化镓等，全球主要是硅、锗和砷化镓等，全球90%90%以上的以上的ICIC都

2、采用硅片，都采用硅片，不仅要求具有极高的平面度和绩效的表面粗糙度，而且要求不仅要求具有极高的平面度和绩效的表面粗糙度，而且要求表面无变质层、无划伤。表面无变质层、无划伤。 设计背景及意义设计背景及意义 表面粗糙度对零件的使用情况有非常大的影响。一般表面粗糙度对零件的使用情况有非常大的影响。一般来说，数值较小的表面粗糙度，能够提高配合质量，减来说，数值较小的表面粗糙度，能够提高配合质量，减少磨损，延长零件的使用寿命，但零件的加工费会增加。少磨损，延长零件的使用寿命，但零件的加工费会增加。因此，要正确且合理地选择和使用表面粗糙度的数值。因此，要正确且合理地选择和使用表面粗糙度的数值。当设计零件时，

3、表面粗糙度数值的选用，应该根据零件当设计零件时，表面粗糙度数值的选用，应该根据零件在机器中的作用决定。在机器中的作用决定。u 意义：意义：表面粗糙度的定义及评定参数表面粗糙度的定义及评定参数1. .表面粗糙度的定义表面粗糙度的定义 表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑粗糙度越小，则表面越光滑；

4、反之，则表面越粗糙。；反之，则表面越粗糙。2.2.表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 粗糙度轮廓的算术平均偏差粗糙度轮廓的算术平均偏差 在一个取样长度内在一个取样长度内纵纵坐坐标标Z(x)值绝对值的算术平均值，见值绝对值的算术平均值，见图图2-1所示。其计算公式所示。其计算公式为为aR dxxZLRrLra01表面粗糙度的定义及评定参数表面粗糙度的定义及评定参数式中：式中：Z(x)是取样长度内的硅片基体表面结构的轮廓曲线函数。是取样长度内的硅片基体表面结构的轮廓曲线函数。 图图1 轮轮廓的算廓的算数数平均偏差平均偏差 其中其中取样取样长度长度 用于判定被评定粗糙度轮廓的不用于判定被评定粗

5、糙度轮廓的不规则特性的规则特性的X轴向上的长度。轴向上的长度。粗糙度取粗糙度取样长样长度度用于判定被用于判定被评评定粗糙度定粗糙度轮轮廓的不廓的不规则规则特性的特性的X轴轴向上的向上的长长度。度。 rLrL用于判定被用于判定被评评定粗糙度定粗糙度轮轮廓的不廓的不规则规则特性的特性的X轴轴向上的向上的长长度。度。硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析1.表面粗糙度测量表面粗糙度测量（1）测量仪器：）测量仪器：美国维易科美国维易科didi原子力显微镜原子力显微镜（2）测量样品：）测量样品： u 表面光滑的硅片表面光滑的硅片（图（图3-1中中1、2、3号）号），u 表面经砂纸打磨的硅片表面

6、经砂纸打磨的硅片（图（图3-1中中4 4、5、6号）号）u 表面用食盐水腐蚀表面用食盐水腐蚀（煮沸（煮沸20分钟）分钟）的硅片的硅片（图（图3-3中中7、8、9、10号）号）图图2 制备好的硅片样品图制备好的硅片样品图硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析（3）用原子粒显微镜对硅片样品表面表面进行扫描，分别测出每个样用原子粒显微镜对硅片样品表面表面进行扫描，分别测出每个样品表面形貌，其中每个样品测出两张，分别为品表面形貌，其中每个样品测出两张，分别为 和和 mm55mm22图图3 光滑硅片光滑硅片1号样品表面形貌号样品表面形貌 硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析图图4

7、4 经砂纸打磨的硅片经砂纸打磨的硅片6号样品表面形貌号样品表面形貌 硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析图图5 食食盐盐腐腐蚀蚀硅片硅片9号样号样品表面形貌品表面形貌图图硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析2.用用AFM专业分析软件（绿色版）专业分析软件（绿色版）Image Analysis 2.2.0对各个对各个样样品表面进行分析得出值。品表面进行分析得出值。图图6 6号样号样品（品（ ）分析）分析结结果果mm55硅片表面粗糙度测试及分析硅片表面粗糙度测试及分析表表1 硅片表面参数分析结果硅片表面参数分析结果结论结论通过实验及其分析表通过实验及其分析表3-1得出如下结论：得出如下结论：A.A. 光滑表面粗糙度最小；光滑表面粗糙度最小；B.B. 食盐腐蚀表面腐蚀坑比较均匀，表面粗糙度相对食盐腐蚀表面腐蚀坑比较均匀，表面粗糙度相对较小；