《硅片生產(chǎn)過(guò)程》word版

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1、硅片生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介硅片的準(zhǔn)備過(guò)程從硅單晶棒開(kāi)始，到清潔的拋光片結(jié)束，以能夠在絕好的環(huán)境中使用。期間，從一單晶硅棒到加工成數(shù)片能滿足特殊要求的硅片要經(jīng)過(guò)很多流程和清洗步驟。除了有許多工藝步驟之外，整個(gè)過(guò)程幾乎都要在無(wú)塵的環(huán)境中進(jìn)行。硅片的加工從一相對(duì)較臟的環(huán)境開(kāi)始，最終在10級(jí)凈空房?jī)?nèi)完成。工藝過(guò)程綜述硅片加工過(guò)程包括許多步驟。所有的步驟概括為三個(gè)主要種類(lèi)：能修正物理性能如尺寸、形狀、平整度、或一些體材料的性能；能減少不期望的表面損傷的數(shù)量；或能消除表面沾污和顆粒。硅片加工的主要的步驟如表1.1的典型流程所示。工藝步驟的順序是很重要的，因?yàn)檫@些步驟的決定能使硅片受到盡可能少的損傷

2、并且可以減少硅片的沾污。在以下的章節(jié)中，每一步驟都會(huì)得到詳細(xì)介紹。表1.1硅片加工過(guò)程步驟1.切片2.激光標(biāo)識(shí)3.倒角4.磨片5.腐蝕6.背損傷7.邊緣鏡面拋光8.預(yù)熱清洗9.抵抗穩(wěn)定——退火10.背封11.粘片12.拋光13.檢查前清洗14.外觀檢查15.金屬清洗16.擦片17.激光檢查18.包裝/貨運(yùn)切片（class500k）硅片加工的介紹中，從單晶硅棒開(kāi)始的第一個(gè)步驟就是切片。這一步驟的關(guān)鍵是如何在將單晶硅棒加工成硅片時(shí)盡可能地降低損耗，也就是要求將單晶棒盡可能多地加工成有用的硅片。為了盡量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翹曲和最少量的刀縫損耗。切片過(guò)程定義了平整度可

3、以基本上適合器件的制備。切片過(guò)程中有兩種主要方式——內(nèi)圓切割和線切割。這兩種形式的切割方式被應(yīng)用的原因是它們能將材料損失減少到最小，對(duì)硅片的損傷也最小，并且允許硅片的翹曲也是最小。切片是一個(gè)相對(duì)較臟的過(guò)程，可以描述為一個(gè)研磨的過(guò)程，這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒和大量的很淺表面損傷。硅片切割完成后，所粘的碳板和用來(lái)粘碳板的粘結(jié)劑必須從硅片上清除。在這清除和清洗過(guò)程中，很重要的一點(diǎn)就是保持硅片的順序，因?yàn)檫@時(shí)它們還沒(méi)有被標(biāo)識(shí)區(qū)分。激光標(biāo)識(shí)(Class500k)在晶棒被切割成一片片硅片之后，硅片會(huì)被用激光刻上標(biāo)識(shí)。一臺(tái)高功率的激光打印機(jī)用來(lái)在硅片表面刻上標(biāo)識(shí)。硅片按從晶棒切割下的相同順

4、序進(jìn)行編碼，因而能知道硅片的正確位置。這一編碼應(yīng)是統(tǒng)一的，用來(lái)識(shí)別硅片并知道它的來(lái)源。編碼能表明該硅片從哪一單晶棒的什么位置切割下來(lái)的。保持這樣的追溯是很重要的，因?yàn)閱尉У恼w特性會(huì)隨著晶棒的一頭到另一頭而變化。編號(hào)需刻的足夠深，從而到最終硅片拋光完畢后仍能保持。在硅片上刻下編碼后，即使硅片有遺漏，也能追溯到原來(lái)位置，而且如果趨向明了，那么就可以采取正確的措施。激光標(biāo)識(shí)可以在硅片的正面也可在背面，盡管正面通常會(huì)被用到。倒角當(dāng)切片完成后，硅片有比較尖利的邊緣，就需要進(jìn)行倒角從而形成子彈式的光滑的邊緣。倒角后的硅片邊緣有低的中心應(yīng)力，因而使之更牢固。這個(gè)硅片邊緣的強(qiáng)化，能使之在以

5、后的硅片加工過(guò)程中，降低硅片的碎裂程度。圖1.1舉例說(shuō)明了切片、激光標(biāo)識(shí)和倒角的過(guò)程。圖1.1磨片（Class500k）接下來(lái)的步驟是為了清除切片過(guò)程及激光標(biāo)識(shí)時(shí)產(chǎn)生的不同損傷，這是磨片過(guò)程中要完成的。在磨片時(shí)，硅片被放置在載體上，并圍繞放置在一些磨盤(pán)上。硅片的兩側(cè)都能與磨盤(pán)接觸，從而使硅片的兩側(cè)能同時(shí)研磨到。磨盤(pán)是鑄鐵制的，邊緣鋸齒狀。上磨盤(pán)上有一系列的洞，可讓研磨砂分布在硅片上，并隨磨片機(jī)運(yùn)動(dòng)。磨片可將切片造成的嚴(yán)重?fù)p傷清除，只留下一些均衡的淺顯的傷痕；磨片的第二個(gè)好處是經(jīng)磨片之后，硅片非常平整，因?yàn)槟ケP(pán)是極其平整的。磨片過(guò)程主要是一個(gè)機(jī)械過(guò)程，磨盤(pán)壓迫硅片表面的研磨砂。

6、研磨砂是由將氧化鋁溶液延緩煅燒后形成的細(xì)小顆粒組成的，它能將硅的外層研磨去。被研磨去的外層深度要比切片造成的損傷深度更深。腐蝕（Class100k）磨片之后，硅片表面還有一定量的均衡損傷，要將這些損傷去除，但盡可能低的引起附加的損傷。比較有特色的就是用化學(xué)方法。有兩種基本腐蝕方法：堿腐蝕和酸腐蝕。兩種方法都被應(yīng)用于溶解硅片表面的損傷部分。背損傷（Class100k）在硅片的背面進(jìn)行機(jī)械損傷是為了形成金屬吸雜中心。當(dāng)硅片達(dá)到一定溫度時(shí)?，如Fe,Ni,Cr,Zn等會(huì)降低載流子壽命的金屬原子就會(huì)在硅體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這些原子在硅片背面遇到損傷點(diǎn)，它們就會(huì)被誘陷并本能地從內(nèi)部移動(dòng)到損傷點(diǎn)

7、。背損傷的引入典型的是通過(guò)沖擊或磨損。舉例來(lái)說(shuō)，沖擊方法用噴砂法，磨損則用刷子在硅片表面磨擦。其他一些損傷方法還有：淀積一層多晶硅和產(chǎn)生一化學(xué)生長(zhǎng)層。邊緣拋光硅片邊緣拋光的目的是為了去除在硅片邊緣殘留的腐蝕坑。當(dāng)硅片邊緣變得光滑，硅片邊緣的應(yīng)力也會(huì)變得均勻。應(yīng)力的均勻分布，使硅片更堅(jiān)固。拋光后的邊緣能將顆?；覊m的吸附降到最低。硅片邊緣的拋光方法類(lèi)似于硅片表面的拋光。硅片由一真空吸頭吸住，以一定角度在一旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)且不妨礙桶的垂直旋轉(zhuǎn)。該桶有一拋光襯墊并有砂漿流過(guò)，用一化學(xué)/機(jī)械拋光法將硅片邊緣的腐蝕坑清