半导体精密加工

1、 第七章半导体基片的超精密加工1半导体慕片的加工特性一、概述半导体均为单晶材料，也属于硕脆非金属材料的范畴。各种半导体材料都具有不同的力学、电、热、光学、光电、化学等特殊性能。半导体都n基片n人规模集成电路（LSI）或各种光电元件。基片的加工精度要求很高，表面质最也要求很高，表面粗糙度Ra很低，不能何划伤和加工表面变质层。目前对基片的加工已自成体系。半导体元件的集成度已经发展到1M以上，最小的图形尺寸已达约1pm。目前，硅片的加工技术，要求都极为严格；粗糙度要求Rai2pm,127cm（5英寸）硅片的平面度为35冲、加工缺陷的密度小于100个/cm2o长500mm的单晶棒要制造成厚约500pm

2、的硅片，需要用金刚石锯片切断，砂轮的磨削，研磨,化学腐蚀，机械化学研磨，抛光等等加工技术。对硅片加工的另二个特点是在各工序间或各工序的前后要用很多外围技彳一清洗。清洗技术对硅片质量也极为重要，需要经过十多道工序。清洗时要用超纯水，除不能含有各种粒子Z外，也不能有金属离子、细菌类等，绝缘电阻要在18MQ以上的水。清洗和检查等要在空气净化度为100级的除尘净化房间内进行。最重要的是对硅的质最检查和评定技术，对形状精度、表面质最、表面清洁度等都要求隹IE接触不破坏的前提下全面检查。各项技术要求均为亚微米级，対硅片进行全面检查是既重要又困难的技术。硅片的直径也从127cm向15.24cm（6英寸）甚至

3、更大发展着；硅片加工精度要求会更高，加工难度随2增人，同时在加工过程中为避免人的介人；也要求全部加工自动化。基片加工已自成体系。二、基片的规格和有关问题基片的规格和技术要求不统一。各国都有自己的标准，在基片的尺寸、形状、精度要求是有差异的。现在的规格有SEMI、美国的ASTM等。表7-1列出5.0812.7cm（25英寸）基片的尺寸和允差。目前口本在加工硅片时所耍求的允差一般均比表中所列值小一个最级。硅片表面误差的允许值要比需曝光区域的投影平面所要求的误差小，也就是误差要满足光刻甘的景深要求。表7-2中FPD是对整个平面的要求，而LSL是对部分平面的要求，它是由光刻机厂家及其使用者提出的。即使

4、采用了电子束或X射线光刻，对平面精度的要求仍在不断的提高。对基片除了上述的尺寸、形位精度要求Z外，还対基片的外观、加工缺陷、龟裂等都有严格的要求：对表面缺陷的种类、定义、检验方法等作了详细规定。対基片表层的加丁缺陷、应力层和污染等目前虽还没有标准，关于这些耍求和规范，各厂家都有自己的标准，但均不公开。三、单晶的特性及基片的加工工序Si、Ge单晶的物理力学性能列于表7-3。两者均为与金刚石相同的结晶结构。基片的基本加工工序为：夕卜圆磨削=定向面磨削n粘接=切片=4研磨=倒角加工=腐蚀=粘接n抛光硅片加工的加工工序及精度要求列于表7-4。工艺方法分析：略目前，基片的加工工序尚无人的变化。半导体基片

5、中，硅单晶的数最最多，其加工工序也具有代表性。国外通常均以英寸计，但本书贯彻我国的计量单位。目前使用较多的为直径50.8127mm、（25英寸）的硅片。在批量生产中，为便于以后各工序的安装、定位，外圆定位基准的精度一般约为002mm。根据单晶的结晶方位磨削定向面，再将带有定向平面的硅棒粘接在陶瓷或玻璃板上进行切片。半导体基片的切片机多为内刃切片机。切片的厚度因硅片的直径人小而异，直径越人，基片的厚度也应随Z增厚。基片割后，还要对硅片进行双面研磨。研磨最通常约为100卩基片厚度尺寸精度可以控制在10中nZ内，而且表面粗糙度值较低。大部分厂家己省略了研磨工序，直接进行倒角工序。半导体多为硕脆材料，

6、经切割或研磨的硅片外缘具有尖锐的棱角，极易破碎。为防止以后各工序中发生棱角的崩碎掉屑而影响基片的质最，也防止划伤操作者，故要对基片倒角。硅片倒角后要进行腐蚀。腐蚀去除的厚度可根据加工残留的变质层厚度而定。将经过腐蚀的硅片粘接在陶瓷盘上，进行镜面抛光，抛光后的硅片表面，不允许有划痕，表面粗糙度约为Ra20nmo在全部工序中，除腐蚀和粘接外，均为磨料加工。其中最重要的工序为切断和镜面抛光，它将直接影响硅片的质最。2半导体基片的加工技术一、切片和集成块分离切断主要的切断方法列于表7-5。带锯主要用在切割人块的单晶棒。内圆锯、多片锯、线锯等切割方法，主要用于单晶棒的切片。外圆刃锯、激光切割等主要用于集

7、成块的分离切断。目前单晶基片的切片几乎都采用金刚石内圆刃切割的方法。内圆刃锯片通常采用0.1015mm的单方向冷轧不锈钢片制作，刃部是将粒径4070阿的金刚石粉用N1镀在其上，刃厚约为0.20.35mm。镀Ni主要是因为它作为磨料的保持物质，其力学性能容易控制。内圆刃切割技术中最重要的是对锯片固定与张紧。对锯片的外圆加拉力有机械式和油压式两种方法。两种方法各有优缺点，目前均采用。锯片安装时的偏心也将引起切片挠曲。锯片安装的偏心量与被切割基片的挠曲最的关系见图7-1。为提高锯片的切削性能和使用寿命，近來对锯片的制造技术进行了改逸图7-2。图7-3是机械固定锯片的方法之一。在固定时需要用工具显微镜

8、。使用内圆周刃切割的主要优点是，锯片采用外圆周拉紧方式固定，可以使很薄的锯片具有師的刚度，以小切削余量进行高速切割。图7-4是用内圆刃切割与用线锯切割的基片的厚度及平行度误差的分散度。锯片尺寸增人后对锯片应加上足够的张紧力，见图7-5。锯片的刚度分布在刃II处有减弱的趋势，见图7-6。金刚石锯片切割时的模型图见图7-7。金刚石锯片端部的磨粒，首先使被切件表面形成一沟槽，然后以锯片两侧的磨粒使沟槽的观扩人而进行切断。当左右切削量不平衡时，锯片将发生扭曲。引起不平衡的原因很多。如磨粒的磨损、脱落不均匀；锯片的张紧力不均匀：回转系统的振动所引起的振摆：冷却、润滑液供给最不均匀：锯片的纵弯曲（压曲）、

9、磨料的堵塞不均匀等等。切割人直径的单晶棒时，随着锯片在工件直径方向的切人，切削弧线的长度将发生变化，从而引起切削力变化，见图7-8。在基片内产生的缺陷、挠曲及切断表面所残留的微小龟裂及应力层等，就是一般所说的加丁变质层。在切割中产生的弯曲等几何方面的形位误差，在以后的研磨、抛光工序中将很难去掉，使后续的制造工序如光刻等作为慕准时就成为问题。为了防止和减小工件的挠曲或龟裂，采取了许多改善措施：使用了电感传感器的非接触式监控系统；随着锯片的切入而引起的切削力变化，对切割速度采用了程序控制；对于磨粒的堵塞，可对锯片切削刃进行修整。通常是汕石条來修整。还有用图7-9所示的修整器对锯片进行修整的。用此法

10、修整的锯片，所切割工件的弯曲宣较切油石条的方法约可改善30%。为改善锯片不锈钢基片因轧制的方向性而引起的异向性，在不加负荷时，事先将内圆做成椭列形，当在外圆周均匀加力时就可变成真圆。（略）集成块的分离切割一一是用一种超薄形的外圆刃金刚石锯片将基片上制成的6X6mm10X10mm的集成块切割成单个的元件。从单晶棒到制成集成块，己经过了100150道工序，故不允许在切割中损伤己加工好的集成块。因切割的余最很小，故要用超精密的砂轮和切割装置进行切割。通常采用粒度为W5W2的金刚石磨料、N1金属电镀结合剂、最小厚度可达15中x的锯片进行切割。金刚石的转数为2000040000r/min。切割机的主轴轴

11、承为空气静压轴承。切断厚约500pm的基片，可达到残留厚度为数10呵。切割进给速度通常约为lOmm/so一般在切片上均制有切断处的标识，切割时用显微镜观察，按着标记切割。标识的对准精度为1015pm,切割装置的间隔进给精度约10|imo包括切割时的微小崩碎最，除去锯片厚度，通常单边切割余最为1012中二、磨削与倒角在基片加工中，对基片外圆周倒角的磨削及普通平面磨削等。（一）外圆及定向面的磨削为使其外圆成为具有一定尺寸的正规圆柱体，去除拉单晶时所造成的缺陷，需要进行外圆翳IJ。将单晶棒安装在头、尾架Z间，并使其回转，用金刚石砂轮进行外圆磨削。再用此机床，使单晶棒停止回转，按着结晶的方位将晶棒的特

12、定位置磨一小平面，以示结晶方向。磨削所产生的龟裂深度与磨削中所使用的砂轮粒度有关，与背吃力最儿乎无关。图7-10示出用金属结合剂砂轮进行平面磨削时所产生的龟裂深度与砂轮粒度、磨削深度间的关系。为了去除在磨削中所产生的龟裂层，有时要将磨削后的整个单晶棒腐蚀掉030.5mm。（-）单晶基片的倒角单晶基片的外圆周倒角的目的一是防止外圆周的棱边崩碎后，掉卜的颗粒在以后的各工序中造成损伤和其他故障，而引起质量问题。倒角的好坏往往对成品率产生重人的影响。倒角形式有图7-11所示的4种形状。以硅为例，如果不进行倒角将发生：1）外延时由丁单晶的成长，将在棱边处发生异常的隆起；2）尖锐的棱边或碎片将损伤加工装置

13、；3）在热处理使层错缺陷进一步扩展：4）热处理时要使用石英器皿，这将使基片棱边产生较人的缺陷等问题。实验证明，经倒角的硅片的强度要比没倒角的高3倍以上。倒角有两种磨削方式：仿形式倒角一使用与所要加工的硅片直径相同的仿形靠模板，将靠模板与硅片同轴安装，磨削时沿着靠模板的形状进给，从而对硅片进行倒角。成型式倒角一是用成型砂轮沿径向对文承在弹性支承上的硅片进行倒角。（三）基片的平面磨削基片的平面磨削一过去均采用双面同时研磨的工序进行加匸。特点：研磨虽然可以提高平而度、平行度等加工精度，但它容易污染加工坏境，研磨效率较低，很难适用于自动化生产。因而目前正在探讨用平而磨削代替研磨。此外，切割成单个集成块

14、Z前需要使基片减薄，对其背面也要进行磨削。对基片平而的磨削方式：有将基片固定在回转台上用碗形砂轮进行立式磨削的，也有使工作台往复式运动（与普通平而磨削相同）用平型砂轮磨削以及将这两种方式组合在一起的磨削等。使用的砂轮可为金属结合剂、陶瓷结合剂、树脂结合剂的金刚百砂轮。不论哪种磨削均要在基片的表而上残留有磨削条纹，而且深度也不均匀。使用碗形砂轮进行平而磨削时，与前己介绍的内圆刃相似，即在磨削过程中因磨削长度的变化而引起磨削力变化是影响被磨表面形状精度的主要因素。图7-12a是用碗形砂轮磨削时磨削长度的变化情况；图7-12b是因磨削长度变化而引起的磨削力变化；图7-12c是磨削后的表而平而度。分析

15、计算（略）使用刚度高的磨床和切削刃锋利的砂轮，则可得到平面度高的表面。磨削工艺：先用W40粒度的砂轮磨削深度100150|im,再用W4粒度的砂轮磨削深度约7pm,达到给定的精度值：厚度误差5ym,平行度5|im/（I）1016mm，平面度23宀，表而粗糙度Ra23pm、。磨削加工的应力层深为2年m。磨削后基片将发生挠曲。磨削前后基片经腐蚀后的挠曲情况见图7-13。在碗形砂轮的立式磨削中，可使用陶瓷结合剂的金刚石砂轮。特点：由于它的弹性小，被磨削的工件不塌边。砂轮有砺碉性。由丁脱离的结合剂会使加工表而划伤。所以要特别注意采用恰当的磨削条件。必须注意的是，在磨削中的端而振摆要尽可能小，对砂轮的变

16、形、堵塞、脱粒及钝化等要尽早修整；使用的磨削液兼有冷却及排除磨屑作用，故要采用粘度低的水溶液，供给量要人。总Z,对基片进行高精度、高效率的磨削，要比用金刚石砂轮磨削其他材料时可供选择的范由要小，条件更苛刻。用陶瓷结合剂的砂轮磨削硅片时砂轮的粒度与表面粗糙度的关系见图7-14。用树脂结合剂的金刚石砂轮进行磨削。倒角用粒度W30、浓度50、破度中、直径为0300mm.宽度为5mm的碗形砂轮进行磨削。实验表明，砂轮的粒度越小，浓度就越小，软结合剂的砂轮由F在磨削中所产生的极微駅的磨损，可以在不修正砂轮的情况下较长时间地保持在最佳条件F进行磨削。将树脂结合剂碗形金刚石砂轮的端而磨削与一般平形砂轮的平面

17、磨削和比较（略）。在硅片的磨削中，试用了与硅片有化学反应的KOH溶液做磨削液，由于磨削液的化学作用，不但磨削力减小，而且磨粒切削刃的锋利性有所增加，见图7-16a）,图b）示出在用碗形砂轮（W14）的端面磨削030mm硅片时，当使用KOH为磨削液时，磨削力人幅度降低。三、基片的研磨研磨一去除基片切割时锯纹、龟裂层和厚度差，获得一定厚度的平行平面。使用铸铁研磨盘般使用带有沟槽。研磨装置上装有行星齿轮，将基片放在比它本身还薄的行星齿轮片的孔中，当行星片运动时，带动基片在上下研磨盘Z间运动，从而对某片的双面同时进行研磨。这种研磨方法的特点是被研磨基片的厚度一致，且平面度高。研磨时可将粒度为W1020

18、的氧化铝磨料+弱碱性的水溶液中作为研磨剂，研磨压力0.5IMPa、研磨速度3060m/min,表面粗糙度可达Rai2pm。图7-17为研磨效率与研磨压力间的关系。双而研磨的基片平行度见图7-18。用行星研磨的方法，包括工件的装卸在内很难实现自动化。在研磨硅片的同时，铸铁研磨盘也有硅片加工最的数十分Z的磨损，故要刈研磨盘的平嗽期进行修整。经研磨后的表而，将残留有微小的龟裂以及在龟裂中残留有磨粒。图749所示为加工变质层的模型。加工变质层的深度可用许多方法进行测量一用X射线、Lang法测最。总Z在基片的加工中，加入研磨工序是获得高精度基片的有效方法，但研磨实现自动化很困难,而且对研磨盘的管理、修整

19、以及加工过程中都要靠操作者的技术和经验，对坏境也容易污染。四，基片的腐蚀腐蚀目的：是去除切片及研磨后在基片表面上残留的加工变质层；去除侵入和夹杂在微小裂纹里的研磨剂和磨料；去除附着在表面的金属元素等不纯物质。腐蚀工序中要去除4050pm的厚度一层。腐蚀液有酸类和碱类两种，目前几乎均采用酸类腐蚀液。选择腐蚀剂主耍考虑要使表而粗糙度R、值降低及腐蚀效率高等。腐蚀液的成份为氟酸、硝酸、醋酸和水的混合液，根据使用目的选择其组成比。腐蚀装置是用耐热、耐酸的氟类树脂制作，利用氨气的气泡进行搅拌便混合液均匀，按，程序进行药剂的处理，不要便慕片的表面直接暴露在空气中。具体操作过程核注意事项（略）。最近也开始探

20、讨使用NaOH和KOH做腐蚀液的碱性腐蚀方法。用碱性腐蚀方法的特点是，如果使温度一定时，反应的稳定性好。基片的平行度与研磨后的几乎没有变化，而且腐蚀液的寿命也非常长。碱性腐蚀液対Si结晶而具有很强的各向异性，特别是对（100）而和（111）而的腐蚀速度比为60100：lo腐蚀面上集积有许多小坑，表面粗糙度只有RalOym左右，因此要给抛光工序留卜较厚的抛光量。刈此如果选择适当的添加剂和温度条件，表而粗糙度可以控制在gm以内。添加剂浓度、温度与表面粗糙度的关系见图7-24。五、基片的机械化学抛光硅单晶基片表而的终精加工是采用机械化学抛光。经过腐蚀的表面粗糙度为Ra0.2中m,通过机械化学抛光叮使

21、其提高到Rai2nm；不产生微小的龟裂，加工变质层也只有数纳米。机械化学抛光剂是粒径为1020nm的弱碱性悬浮液；通过微粒子对硅片表面的机械作用和弱碱性的化学作用來实现対硅基片的高效率、高质最的加工。这种加工方法的加工精度和被加工表面的质最与加工装置、加工技术及研磨盘等关系很人。卜文介绍硅单晶基片的（1叨）面的机械化学抛光基本特性。加工效率因加工条件的不同而不同。（略）分析结论：从基本加工特性看，各种工艺参数和影响因奉Z间密切相关。研磨机理尚不明确。从以上各点可推测到，这样的加工模型即在机械化学研磨中，并不是由磨料粒子与Si原子间发生反应形成了其他的软质层，而使其容易去除。而是压人硅表面的粒子

22、与Si原子间由于有0原子的存在，而使其结合。当去除磨料粒子的同时，也将许多Si原子夹带而去掉。这时当对粒子的压力增人时，在硅表面将残留应力。抛光衬垫材料对加工效率、表面质最、平面度精度等有很人影响。目前多用由两层构成的抛光衬垫，表面为发泡层（或称为微孔层或外保护膜层等）。厚度约为100|im,基底厚为200700prn。两者的组合适当与否，对使用寿命有很人影响。対硅基片的抛光采用的抛光剂种类及其特性列丁表7-9。目前主要是使用兼有化学作用的抛光方法。磨料的材质主耍有SiOZsZrO2,但以S1O2使用最多。主要是1020nm粒径的S1O2胶体或凝胶状的S1O2。还有一种铜离子置换型的化学机械抛

23、光。随着硅基片的直径增人，抛光机的尺寸也随Z增人，目前人型抛光盘直径约为1200mm。为了提高加工效率，需要增人加工压力，目前加工压力己増加到0105MPa,因此加工装置相应地要提高刚度。硅片直径增人，要求没有降低。在硅基片的加工领域里，自动抛光装置主要产丁美国和法国。进行自动化抛光的目的除省力、效率高、加工装置稳定外，很重要的一点是加工中没有人的介入，可防止金属粒子污染和异物侵人。自动抛光装置有单片抛光（一片一片加工），有和一般抛光一样，将许多基片粘在夹具板上自动加工。为使后者提高效率，采用人工和自动相结合的折衷方法。单片加工是用真空夹具和机械手夹持基片。抛光工序要进行两次，两次抛光Z间要进

24、行清洗。为提高效率，第一次抛光同时加工一批，然后清洗、测量。第二次抛光采用单片加工方式。対半导体基片加工自动化的另一间题是，加工后如何使被加工件在不接触加工表而的状态卜运输及保持清洁。 3其他加工方法和加工装置除上述使用最广泛的机械化学抛光Z外，也不断探索利用新加工原理的各种新的加工方法。归纳起来有卜列三种：极微小的磨料粒子在被加工表面上滑动和转动时，由丁粒子的机械作用或与表面间的化学作用，便表面材料脱离而去除。磨料粒子与被加工表面河的化学反应，生成异种反应生成物而被去除。工作液的化学反应使被加工表面活性化，再通过粒子将活性化部分溶解或去除等。各种半导体材料的物理力学性质相差甚远。対丁硬脆非金

25、属材料，影响它们的可加工性能的重要因素Z是它们的碾度。加工不同硬度的半导体基片，应采用不同的加工方法。例如硅的莫氏硕度为7,它的硬度适中，貝有较好的可加工性能；蓝宝石基片的莫氏硕度为9,仅次金刚石，它的可加工性较差；GaAs(莫氏碾度为5)、InP(莫氏碘度为3)材料既软又脆，可加工性能就更差。现以蓝宝石和InP为例，对特!、特软的半导体基片加以分析。、蓝宝石基片的加工蓝宝石为a-AI203的单晶体，其结晶属六方晶系，它的物理力学能列于表7-11。蓝宝石具有良好的力学、热、电、电子性能，故它在耐磨、耐热、光学、电器、电子等被广泛应用。蓝宝石又硬又脆，它主要是用磨料进行加工。加工要求高，没有变质

26、层，故最后需要采用超精密研磨。蓝宝石基片的加工工序与硅片的加工人致相同，见图7-31o结晶方位修正、外圆磨削一磨削定位面蓝宝石的切片一两而平行磨削磨削中主要是脆性破坏，容易产生裂纹和崩裂等问题。经磨削的表面粗糙度约达Ralpm使用W7粒度陶瓷结合剂的碗形金刚石砂轮磨削，粗糙度约达RaO.lm。磨削后要倒角，以去掉锋利的棱边。蓝宝石的研磨可使用金刚石粉、B4C、S1C等磨料，通常多采用助B4C或S1C磨料，在铸铁研磨盘上研磨。为降低表面粗糙度值，去掉切割、磨削和研磨中所产生的加工变质层，需要进行镜面抛光。対蓝宝石一般使用锡或无纺布等软质抛光盘，用糊状金刚石研磨剂进行抛光。机械抛光法在表面上将残留

27、有加工变质层，从而影响电子产品的特性。为在抛光中去掉加工变质层一般采用化学抛光。由丁蓝宝石的特性，因而应将机械和化学两种方法复合，进行机械化学抛光。探索新的方V固相机械化学抛光法。表7-12列出各种磨料对蓝宝百的去除宣。注意研磨条件：研磨压力1ONIPa,研磨盘的转数48r/民，匸件转数37r/mm。二、磷化钢(InP)基片的加工InP貝有独特的特性，制作电子器件和集成电路等众多领域，具有传统电子材料硅、错所无法比拟的优越性。InP比另一种化合物半导体材料GaAs,很容易获得好的氧化层质最，更适合制作人规模集成电路（LSI）的MISFET和MOSFETo用InP做太阳能电池与硅、GaAsA阳能

28、电池相比，具有光电转换效率高，结构简单，抗辐射性能好，可实现薄膜化及高温特性变化小等优点。InP加工有难度，莫氏硬度只为3（GaAs为5,硅为7）,既软又脆。InP基片的制造工艺与硅片相同，也要经切片研磨和抛光等。但影响其性能的关键工序是最后的抛光。InP抛光工艺，主要采用化学抛光、机械化学抛光和流体浮动非接触抛光等。化学抛光很少用一不能获得器件所需要的平整表面。机械化学抛光InP通常使用加嗅-甲醇的Si02悬浮液，效果没有加工硅片、蓝宝石等合适。（原因：略）流体浮动抛光新工艺一这种无接触抛光虽可得到高平面度、低表面粗糙度Ra值和无损伤层的加工表面，但由于磨粒利用率低，磨粒作用力小，因而抛光效

29、率很低，只能用于实验室，不能满足人批量生产的需要。抛光效率很低的原因（略）为解决机械化学抛光和非接触浮动抛光中存在的问题，最近开发了准接触机械化学抛光$即在被抛光表面与抛光衬垫2间从接触到非接触，其相互间的压力近丁零的状态卜进行抛光。准接触抛光夹具的结构见图7-32。4半导体基片加工的外围技术许多外围技术一主要检测、清洗、粘接、吸附等。一、基片的检测基片表而的评价方法及其适用范用和特性列于表7-14。被加工工件表面粗糙度的检测,可分为触针式接触测量和非接触测量两种。前者以TalyStep轮廓仪为代表，目前最高的纵向放人倍数可达106倍，分辨率可达lnm。后者利用反复反射的光程差増幅的方法，所用

30、仪器为接触式的光触针粗糙度测屋仪（见图7-35）。它是将被测表而的凸凹处的反射光的角度变化加以放人，再根据角度的人小测最的。这种测最方法的分辨率可达2nm左右。对丁基片尺寸和精度的测量方法见图7-36,将被测的基片插入配置在上、卜方测头的间隙中，通过测头与基片间的间隙变化來测最基片的厚度和平行度。测量精度均约在05pm。对基片平而度主要是以激光干涉仪测最干涉条纹的方法进行测最。目前用此方法不但町精确地测出平而度的数值，还可以用等高线绘制出被测表面的形态。利用干涉条纹所绘制出的被测表面形态见图7-37o激光干涉法测量平面度的原理见图7-38。对被加工表而结晶性能的检测有许多方法。对丁加工中所产生

31、龟裂层、塑性变形层的检测方法何斜切法与腐蚀的组合法、腐蚀速度法、X线表面形态法、电子衍射法等。斜切法观察方法。对硅片用这种方法所使用的腐蚀液列于表7-15o腐蚀液的作用是:首先将硅表面用氧化剂进行氧化，然后用氟酸将氧化物去掉，这时缺陷的周边将比其他部分很快地氧化，从而显现出缺陷。用腐蚀法检测硅晶体缺陷的方法有三种：直接将加工表面进行腐蚀的方法。在11000的高温卜在02的气雾中热处理6,这时表面的应变及其他各种缺陷，将以能最稳定的层错缺陷的形态表现出來，然后用氟酸将表面腐蚀约去0.5中m以去除热处理中所形成的热氧化膜(S1O2),将这种腐蚀法特称为OxidationSistl腐蚀法。対硅表面用

32、Cu镀膜，然后在Ar气体中以1000C的温度处理3hCu将在仃缺陷的部位选择扩散，然后用红外线显微镜观察。上述的三种方法申，(3)除用显微镜局部观察外，也有対在基片加工各工序中产生的应变和变形等整体观察的方法，它是利用哈哈镜的原理。用热氧化法检测一加工变质层，包括点状缺陷，有缺陷。(破坏检查)只能用光学的方法检测。光学检测方法Z是利用反射光频谱进行检测，另一种是利用偏振光进行检测。这种方法的原理一因极表层的应变将导致表面层松散结晶，通过偏振光照射在有缺陷的表面后，以所反射的偏振光状态所发生的变化来检测。偏振光测量的光学系统见图740。用光学测最的不足：因测宅范由被光点的直径所限定，对于比光点还

33、不的局部应变所取的数据被平均化了，所以灵敏度将F降。二、基片的清洗技术加工后的半导体基片清一重要。对以后的电路制造工序的质最有极人的影响，如果残留有重金属或有机物等不纯物质，除可以便元件断路外，也会使元件的特性显著变坏。有无乱反射光的方F检查表面上因清洗用的药品及纯水的污染而产生的附着物和沾污。检查时可在暗的净化工作台里用显微镜的聚光灯发出光束，对基片以各种角度照射。仃异物处将可看到散射光。物理分析的方F进行检验，如用AES、SIMS、ESCA、EXAFS等方法。经过各种清洗净化处理后的硅基片，用SIMS分析Na+离子的结果见图742。超声波清洗一用超声波清洗装置+界面活性剂-清洗切片、磨削、

34、研磨过的基片表面，是简单又有效的清洗方法。所以清洗技术在基片加工中占有重要的地位。目前生产基片的厂家均对本厂的清洗技术保密。清洗室本身的净化程度应为100级。清洗用的容器及夹持基片的工具等必须具有耐药性，因而一般均采用含杂质少的石英或聚四氟乙烯。使用的药物要经过EL级的过滤及电阻率为18Mn以卜的去离子水。清洗用的药品种类很多，一般均为以各种比例混合成混合溶液。按用途來分类可分为三类：（1）以溶解石蜡粘接剂及人的手指所留卜的脂肪等污染为目的的清洗剂：三氯乙烯、丙酮、酒精等有机物溶液及H2SO4与H2O2的混合液。（2）除去重金属离子的清洗剂；HC1：H2O2：H2O=1:1:6的沸腾溶液中约煮10mm的方法G）剥离和去除附着物为目的的清洗剂等。在NH4OH：H2O2：H2O=1:110的沸腾溶液中约煮10VMIN的方法。表7-16列出利用有机溶液清洗后，用酸、碱溶液的典型清洗工艺。当表而残留有较强固的附着物时，单纯用药物溶液浸溃使其剥离去除，效果往往不佳。可用抛光用的无纺布及海棉状的刷子擦洗，便附着物去掉。此外还有用高压水冲洗的方法，但容易使表面产生擦伤。三、基片的粘接及无蜡抛光（一）基片的粘接技术随着IC的集成度提高，对基片的平面度要求也越來越严格。在加工