半导体-硅片生产工艺设计流程及工艺设计注意要点.doc

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硅片生产工艺流程及注意要点
简介
硅片的准备过程从硅单晶棒开场，到清洁的抛光片完毕，以能够在绝好的环境入典型的是通过冲击或磨损。举例来说，冲击方法用喷砂法，磨损则用刷子在硅片外表磨擦。其他一些损伤方法还有：淀积一层多晶硅和产生一化学生长层。
边缘抛光
硅片边缘抛光的目的是为了去除在硅片边缘残留的腐蚀坑。当硅片边缘变得光滑，硅片边缘的应力也会变得均匀。应力的均匀分布，使硅片更稳固。抛光后的边缘能将颗粒灰尘的吸附降到最低。硅片边缘的抛光方法类似于硅片外表的抛光。硅片由一真空吸头吸住，以一定角度在一旋转桶旋转且不阻碍桶的垂直旋转。该桶有一抛光衬垫并有砂浆流过，用一化学/机械抛光法将硅片边缘的腐蚀坑去除。另一种方法是只对硅片边缘进展酸腐蚀。
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预热清洗〔Class 1k〕
在硅片进入抵抗稳定前，需要清洁，将有机物及金属沾污去除，如果有金属残留在硅片外表，当进入抵抗稳定过程，温度升高时，会进入硅体。这里的清洗过程是将硅片浸没在能去除有机物和氧化物的清洗液〔H2SO4+H2O2〕中，许多金属会以氧化物形式溶解入化学清洗液中；然后，用氢***酸〔HF〕将硅片外表的氧化层溶解以去除污物。
抵抗稳定——退火〔Class 1k〕
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硅片在CZ炉高浓度的氧气氛里生长。因为绝大局部的氧是惰性的，然而仍有少数的氧会形成小基团。这些基团会扮演n-施主的角色，就会使硅片的电阻率测试不正确。要防止这一问题的发生，硅片必须首先加热到650℃左右。这一高的温度会使氧形成大的基团而不会影响电阻率。然后对硅片进展急冷，以阻碍小的氧基团的形成。这一过程可以有效的消除氧作为n-施主的特性，并使真正的电阻率稳定下来。
背封〔Class 10k〕
对于重掺的硅片来说，会经过一个高温阶段，在硅片反面淀积一层薄膜，能阻止掺杂剂的向外扩散。这一层就如同密封剂一样防止掺杂剂的逃逸。通常有三种薄膜被用来作为背封材料：二氧化硅〔SiO2〕、氮化硅〔Si3N4〕、多晶硅。如果氧化物或氮化物用来背封，可以严格地认为是一密封剂，而如果采用多晶硅，除了主要作为密封剂外，还起到了外部吸杂作用。
、抵抗稳定和背封的步骤。
预热清洗、阻抗稳定和背封示意图
粘片〔Class 10k〕在硅片进入抛光之前，先要进展粘片。粘片必须保证硅片能抛光平整。有两种主要的粘片方式，即蜡粘片或模板粘片。
顾名思义，蜡粘片用一固体松香蜡与硅片粘合，并提供一个极其平的参考外表.。这一外表为抛光提供了一个固体参考平面。粘的蜡能防止当硅片在一侧面的载体下抛光时硅片的移动。蜡粘片只对单面抛光的硅片有用。
另一方法就是模板粘片，有两种不同变异。一种只适用于单面抛光，用这种方法，硅片被固定在一圆的模板上，再放置在软的衬垫上。这一衬垫能提供足够的摩擦力因而在抛光时，硅片的边缘不会完全支撑到侧面载体，硅片就不是硬接触，而是“漂浮〞在物体上。当正面进展抛光时，单面的粘片保护了硅片的反面。另一种方法适用于双面的抛光。用这种方法，放置硅片的模板上下两侧都是敞开的，通常两面都敞开的模板称为载体。这种方法可以允许在一台机器上进展抛光时，两面能同时进展，操作类似于磨片机。硅片的两个抛光衬垫放置在相反的方向，这样硅片被推向一个方向的顶部时和相反方向的底部，产生的应力会相互抵消。这就有利于防止硅片被推向坚硬的载体而导致硅片边缘遭到损坏。.除了许多加载在硅片边缘负荷，当硅片随载体运转时，边缘不大可能会被损坏。
抛光〔Class ≤1k〕
硅片抛光的目的是得到一非常光滑、平整、无任何损伤的硅外表。抛光的过程类似于磨片的过程，只是过程的根底不同。磨片时，硅片进展的是机械的研磨；而在抛光时，是一个化学/机械的过程。这个在操作原理上的不同是造成抛光能比磨片得到更光滑外表的原因。
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抛光时，用特制的抛光衬垫和特殊的抛光砂对硅片进展化学/机械抛光。硅片抛光面是旋转的，在一定压力下，并经覆盖在衬垫上的研磨砂。抛光砂由硅胶和一特殊的高pH值的化学试剂组成。这种高pH的化学试剂能氧化硅片外表，又以机械方式用含有硅胶的抛光砂将氧化层从外表磨去。
硅片通常要经多步抛光。第一步是粗抛，用较硬衬垫，抛光砂更易与之反响，而且比后面的抛光中用到的砂中有更多粗糙的硅胶颗粒。第一步