硅、鍺切割片的損傷層研究.pdf

1、半導(dǎo)體硅、鍺是制造集成電路(IC)芯片和半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料，隨著IC工藝的不斷發(fā)展，單晶片的尺寸越做越大。目前，IC技術(shù)已邁入納米電子時代，對半導(dǎo)體硅、鍺單晶片的加工質(zhì)量的要求越來越高。切割加工是晶片加工過程中的重要環(huán)節(jié)，切割過程造成的表面損傷，直接決定了后續(xù)工藝的加工時間，并影響了晶片的加工質(zhì)量和最終器件的性能。對切片表面損傷層進(jìn)行研究，可以對后續(xù)研磨時間的選擇提供依據(jù)，既能降低成本，又可以提高切片的良品率。因此，如何檢測切片表面損

2、傷層結(jié)構(gòu)，以及如何評價其損傷程度和切片表面粗糙度成為急需解決的問題，也是論文研究的關(guān)鍵。雖然內(nèi)圓切割技術(shù)于20世紀(jì)70年代就發(fā)展成熟，在大直徑(φ＞200mm)的硅棒切割中也已廣泛采用線切割技術(shù)，但是目前對于硅、鍺切割片損傷的產(chǎn)生機(jī)理、損傷層結(jié)構(gòu)和損傷厚度、表面形貌和表面粗糙度等方面的研究還不夠完善，電火花線切割技術(shù)用于切割半導(dǎo)體硅、鍺材料的研究也較少。
　　 論文通過對內(nèi)圓切割法、電火花線切割法和多線切割法加工機(jī)理的研究，結(jié)合

3、恒定腐蝕法和分步腐蝕法的原理，采用微波光電導(dǎo)衰減儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡、原子力顯微鏡和表面輪廓儀等測試設(shè)備分析研究了切片的損傷層結(jié)構(gòu)和損傷厚度，以及切片的表面形貌和表面粗糙情況。結(jié)果表明，以上方法可以有效檢測切割片表面損傷，其中，內(nèi)圓切割片表面損傷層有兩個區(qū)，第一層包括多晶和微裂紋，第二層是彈性畸變區(qū)；電火花線切割片表面損傷層只有凝固層；多線切割片表面損傷層是鑲嵌層。損傷層厚度從大到小依次是：內(nèi)圓切割片〉電火

4、花線切割片〉多線切割片。這將為后序研磨時間的確定，以及切割過程參數(shù)的優(yōu)化提供重要的參考依據(jù)。
　　 堿腐蝕法因其腐蝕速率可控等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代酸腐蝕法而應(yīng)用于去除切片表面損傷層的研究中來，論文系統(tǒng)研究了用NaOH溶液來去除Si(100)單晶片的切割損傷，主要是溫度和腐蝕液濃度對表面粗糙度的影響規(guī)律。另外，為降低腐蝕后的表面粗糙度，同時又能兼顧硅片腐蝕量的降低，一種以普通NaOH溶液為基礎(chǔ)，添加超聲波震蕩的新方法，首次被用來去除單晶硅

5、片的切割損傷。研究結(jié)果表明，硅片在高溫和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％～30％的NaOH溶液中腐蝕后的表面相對較平整，且溫度對表面粗糙度的影響要大于腐蝕液濃度的影響；加入超聲波震蕩的條件后，腐蝕表面更加平整，且腐蝕量明顯減少，這就將優(yōu)化硅片的腐蝕過程，并降低了生產(chǎn)的成本。同時，在實驗的基礎(chǔ)上對超聲波輔助腐蝕過程進(jìn)行了探討，腐蝕時超聲波產(chǎn)生的微空腔在崩潰的瞬間會促進(jìn)硅片表面凸處的腐蝕，并且抑制了腐蝕坑處與腐蝕液的接觸，這是能夠使腐蝕量和表面平坦度降低的