硅片加工的技术.ppt

1、硅晶片加工技术和化学品，硅晶片加工技术，一：硅晶片形成概述硅晶片形成是指将硅棒制成硅晶片的工艺过程的主要步骤：切片、晶体定位、边缘研磨、化学蚀刻、缺陷聚集以及每个步骤之间所需的清洗过程。硅片成型工艺的目的是提高硅棒的利用率，最大限度地减少硅材料的浪费，提供一个平行度和平整度高、表面洁净的硅片，并保证硅片表面的晶体、化学和电学特性与其内部材料一致；在晶片形成过程中，通过该过程在晶片表面容易形成许多微观缺陷。其次，切片决定了晶片的几个重要规格：表面取向、晶片厚度、晶面倾角和曲率。1.固定晶体棒(在切片单晶硅之前，晶体棒的外径和平边已经被研磨)。切片前，用蜡或树脂粘合剂将硅棒粘在与硅棒长度相同的石墨

2、上；石墨起到支撑作用，防止硅片边缘在切割过程中塌陷。硅片加工技术。晶体取向的取向(单晶硅)单晶硅棒的生长方向是(1 0 0)或(1 1 1)，它们可以等于或偏离其几何轴一个固定的角度。切片前，用x光衍射法调整硅棒在切片器上的正确位置。硅片加工技术。切片(确定后续工序中晶片的翘曲量)线切割：将聚乙二醇和碳化硅以10.8的比例混合均匀的陶瓷磨料或切削液喷涂在高速往复张力钢丝或铜线上，切割晶棒；在WEDM，整个晶棒被同时切割，并且加工的硅片具有良好的翘曲特性。硅片加工技术。水晶边缘圆磨，水晶边缘圆磨的功能：1 .为防止晶圆边缘在制造和使用过程中开裂，晶圆边缘会被机器和手撞击，从而导致应力集中区域的形

3、成，这将导致晶圆在使用过程中不断释放污染颗粒，从而影响产品合格率，硅片加工工艺。第三，边缘磨削的作用：2。防止热应力集中晶片将经历大量高温过程(如氧化、扩散、薄膜生长等)。)当它被使用时。当在这些过程中产生的热应力超过硅晶体的强度时，将发生诸如位错和滑移的材料缺陷。边缘磨削可以避免这种材料缺陷的发生。硅片加工技术。磨边机的功能：3 .提高晶圆边缘薄膜层的平整度。在薄膜生长过程中，锐角区域的生长速度会比平面区域的生长速度快，而且在晶片生长过程中不经过圆磨很容易在边缘产生凸起。硅片加工技术。磨边过程通过化学蚀刻和砂轮磨削实现，其中砂轮磨削最为稳定；砂轮磨削主要是磨削固定在真空吸盘上的晶片，通过调节

4、旋转的直径砂缓慢旋转。在该过程中，除了研磨晶片的形状之外，还可以精确地控制晶片的外径以及平坦边缘的位置和尺寸。硅片加工技术，4。晶体表面研磨目的：去除晶片切片过程中产生的锯痕和损伤层，同时降低晶片表面粗糙度。晶面研磨设备如图所示：将待研磨的硅晶片放入带有与晶片大小相同的孔的承载板中，然后将承载板放在两个磨盘之间。硅片表面材料的磨削主要取决于磨盘和硅片之间的陶瓷磨料。晶面研磨台示意图，硅片加工工艺，五：刻蚀目的：去除硅片表面加工产生的应力层，同时提供更干净更光滑的表面。蚀刻液：酸体系，由氢氟酸、硝酸和醋酸组成的碱体系，以及不同浓度的氢氧化钠或氢氧化钾。硅片加工技术，5:刻蚀设备：主要是酸洗槽，工

5、艺流程如图所示；这个过程的关键在于c2.表面抛光晶片处理的最后一步，去除量约为10m，目的是改善前一过程留下的微缺陷并获得具有优异平整度的晶片。硅片加工技术，6。抛光时，先用粘蜡或真空夹紧的方法将晶片固定在抛光盘上，然后在抛光剂中加入含二氧化硅的细悬浮硅胶和抛光剂如氢氧化钠进行抛光。晶圆与抛光盘之间的结合技术会影响抛光后晶圆表面的平整度或导致晶圆表面缺陷的存在。硅晶片加工技术，六：抛光过程(化学机械反应过程)抛光液中的氢氧化钠、氢氧化钾和NH4OH腐蚀晶片表面层，抛光布、硅酸盐胶和晶片之间的机械摩擦提供了腐蚀的动力源。通过化学作用和抛光液的冲刷，从晶片表面去除由连续腐蚀和氧化形成的微抛光碎片。

6、最好的方法是机械力和化学力平衡。抛光批量时间：2040分钟，硅片加工工艺：6。抛光3。表面缺陷和平整度的检查。抛光后，必须立即检查初步清洗后的晶片的表面缺陷(波纹检查)。表面缺陷的主要原因是抛光时上蜡不良或抛光机台环境不佳。人们普遍认为，超过10米的粒子有可能引起涟漪。晶片表面抛光模式、晶片清洗和化学品的示意图，1。化学品主要用于晶圆清洗，晶圆清洗和化学品，2。清洗技术和高纯度化学清洗技术分类：湿法清洗技术，干法清洗技术1，湿法清洗技术2，干法清洗技术：气相清洗，可达到与湿法清洗相同的目的，无需频繁更换化学品，无法摆脱重金属、晶圆清洗和化学品等污染源，第三，湿法清洗技术和化学品1。RCA标准清

7、洁程序1(SCl，也称为APM)NH4OH/H2O 2/H2O的主要功能是去除颗粒。原理是利用NH4OH的弱碱性活化硅片表层，去除附着在表面的颗粒；此外，NH4OH具有很强的化学结合力，同时还能去除一些金属离子。清洗液配置有nh4oh: H2O2: H2O=1:133605，清洗温度70，清洗时间5min，硅片清洗和化学品。第三，湿法清洗技术和化学品2，RCA标准清洗工艺2(SC2，也称为HPM)盐酸/过氧化氢/H2O工艺主要用于去除金属离子清洗液是盐酸：过氧化氢：H2O=1: 1: 6，清洗温度：70；清洗时间为510分钟，硅片清洗和化学清洗；3.湿法清洗技术和化学品；3.食人鱼清洗工艺(S

8、PM)H2SO4/H2O2工艺主要用于去除有机物，利用H2O2的强氧化性破坏有机物中的碳氢键。清洗液一般为H2SO4: H2O2=4: 1，清洗温度：130；清洗时间：1015分钟，硅片清洗和化学清洗；3.湿法清洗技术和化学品；4.稀释氢氟酸清洗程序(DHF):使用氢氟酸/H2O去除硅片表面自然生成的二氧化硅层。原理是HF在室温下与二氧化硅形成可溶的H2SiF6。由于这种氧化物的厚度有限(约11.5纳米)，通常，稀释的氢氟酸(1%)用于最常见的清洗时间：1530秒，硅片清洗和化学药品；第三，湿法清洗技术和化学清洗新工艺：1 .利用溶解臭氧的强氧化能力，去除含碳氢键的有机杂质，去除惰性金属离子如金、银；2.利用氟化氢/过氧化氢的强活性，去除一般金属离子和天然氧化层3，用在线超纯水冲洗