d. 其它类型的过程
5、 退火(抵抗稳定)过程为消除______的抵抗影响---( )
a. piranha清洗液(H2SO4+H2O2) b. silox? c. 金属 d. 氧
6、 哪一种平整度测试能说明硅片厚度的一致性---( )
a. TTV(总厚度超差) b. TIR(总指示读数) c. 翘曲度
d. FPD(焦平面背离) 切片 目的
1、 当将晶棒加工成硅片时,能确定切片加工的特性; 2、 描述切片时所用的碳板的作用; 3、 知道内圆切片和线切割机的优点和缺点; 4、 硅片进行标识的目的; 5、 硅片边缘?的原因; 6、 描述硅片边缘?的典型方法。
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简介
本章主要讨论多种切片工艺和它们的特征,对硅片的激光扫描,及硅片的边缘的contour。 切片综述
当单晶硅棒送至硅片生产区域时,已经准备好进行切割了。晶棒已经过了头尾切除、滚磨、参考面磨制的过程,直接粘上碳板,再与切块粘接就能进行切片加工了。
为了能切割下单个的硅片,晶棒必须以某种方式进行切割。在进行内圆切片的工场内,切片可能会引用许多标准。切片过程有一些要求:能按晶体的一特定的方向进行切割;切割面尽可能平整;引入硅片的损伤尽可能的少;材料的损失尽量少。为了满足切片的这些要求,一些特殊的切片方法产生了。在下面章节中将讨论几种切片的特殊方法和相关的工艺。 碳板
当硅片从晶棒上切割下来时,需要有某样东西能防止硅片松散地掉落下来。有代表性的是用碳板与晶棒通过环氧粘合在一起从而使硅片从晶棒上切割下来后,仍粘在碳板上。许多情况下,碳板经修正、打滑、磨平后,在材料准备区域进行粘接。
碳板不是粘接板的唯一选择,任何种类的粘接板和环氧结合剂都必须有以下几个特性:能支持硅片,防止其在切片过程中掉落并能容易地从粘板和环氧上剥离;还能保护硅片不受污染。其它粘板材料还有陶瓷和环氧。 图2.1说明了碳板与晶棒的粘接。
图2.1 粘棒示意图
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石墨是一种用来支撑硅片的坚硬材料,它被做成与晶棒粘接部位一致的形状。大多数情况下,碳板应严格地沿着晶棒的参考面粘接,这样碳板就能加工成矩形长条。当然,碳板也可以和晶棒的其它部位粘接,但同样应与该部位形状一致。碳板的形状很重要,因为它要求能在碳板和晶棒间使用尽可能少的环氧和尽量短的距离。这个距离要求尽量短,因为环氧是一种相当软的材料而碳板和晶棒是很硬的材料。当刀片从硬的材料切到软的材料再到硬的材料,可能会引起硅片碎裂。
碳板不仅在切片时为硅片提供支持,而且也在刀片切完硅片后行经提供了材料,保护了刀片。 这里有一些选择环氧类型参考:强度、移动性和污染程度。粘接碳板与晶棒的环氧应有足够强的粘度,才能支持硅片直到整根晶棒切割完成。要找到这样的环氧并非难事,但还要考虑到污染程度,因此,它必须能很容易地从硅片上移走,只有最小量的污染。一般地,环氧能很容易在热的乙酸溶液中溶解,或用其他的方法解决。所有这些方法,都应对硅片造成尽可能低的污染。 刀片
当从晶棒上切割下硅片时,期望切面平整、损伤小、沿特定方向切割并且损失的材料尽量小。任何的不能满足这些最低标准的切割方法都不能被采用。有一个速度快、安全可靠、经济的切割方法是很值得的。
当进行切片时,刀片所切下处或边缘处的材料都会损失,因此,更希望是一种低损失量的切片方法。这种损失量称为刀片损失。刀片损失是指材料损失的总量,因为这个损失是由于刀片在开槽时的移动而造成的。如果在切片过程中损失更少的量,那就意味着从同根晶棒上能切下更多的硅片,也就是降低了每一硅片的成本。
在半导体企业,通常只有几种切割方法被采用。两种通常被应用的方法是环型切割和线切割。环型切割通常是指内圆切割,是将晶棒切割为硅片的最广泛采用的方法。 内圆切割
内圆切割正如它的名字一样,切割的位置在刀片的表面。刀片是由不锈钢制成的大而薄的圆环。刀片的内侧边缘镀有带钻石颗粒的镍层。这一钻石-镍的镀层提供了用来切割晶棒的表面,(见图2.2)。对于150mm的硅片,每刀用时3分钟。
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图2.2
内圆刀片的构成和厚度
对一典型的内圆刀片,其中心部位由约0.005英寸的不锈钢制成,镍-钻石涂层是不锈钢刀片边缘两侧约0.003英寸。内圆刀片的内侧边缘总厚度约为0.0125英寸。这样,材料损失厚度略大于刀片的最厚度,大概在0.013英寸左右。
镍-钻石涂层的厚度是内圆刀片的一个重要参数。很明显,这一厚度越小,刀片损失也就越少。但是,如果涂层太薄的话,刀片切下的路径太窄,刀片可能会有更大潜在可能冲击边缘,如果刀片发生任何偏差而撞击到边缘,硅片就会受到损伤,在接下来的步骤中就需要去除更多的材料。因此,有一个最适宜的镍-钻石涂层能得到最低的材料损失。
不管金属的污染,不锈钢因为它的特性而被作为内圆刀片普遍采用的核心材料。不锈钢有高的延展性能允许刀片有很大的张力,这种强的张力能使刀片绷的很紧很直,从而在切割时能保持刀片平直。钢的另一个有利之处就是它很耐用。这种经久的耐用性,能额外使用同一刀片而不需更换,从而使硅片的生产成本降低。这是很重要的因为更换一把刀片需耗时1.5小时左右。
记住在切片时使用了不锈钢也很重要,因为硅片会带有大量的金属离子。在硅片进行高温热处理之前,必须将金属从表面清除。否则,任何高温的过程都会使金属离子扩散进硅片而不易清除了。 内圆刀片
用内圆刀片来切割晶棒的原因是它有低的刀片损失,内圆刀片在开始塑性变形后,被张紧在鼓上。?这已超出了不锈钢的伸展点,为了能充分说明这个条件,要先介绍几个术语。压力是描述单位能承受的重量;张力是指改变后的长度与原始长度之比。通常用压力-张力曲线来表示材料特性。如图2.3所示,可以得到材料的伸展点和最终延展强度。伸展点是指材料在这
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一点上停止了按施加在其身上力比例伸展。从所画的图上可以看出,压力-张力曲线最终成了线性关系。当压力超过一定数值时,材料就开始快速伸展而增加的压力很小。材料没有完全失效所能承受的最大压力称为最终延展强度。在压力-张力曲线上,它处在最高点,这点以后,如果材料再承受任何一点压力都会导致材料断裂。 图2.3
图2.3为内圆刀片张紧时的典型压力-张力曲线。当刀片伸展至塑变区域后,就变得很刚直了。这就使不锈钢刀片有一中心厚度约0.006英寸左右,要达到同样的程度,外圆刀片的厚度是它的十倍多。厚度为0.0125英寸的内圆刀片,每切一刀,就损失一片硅片的50%厚度。如果刀片有其十倍厚,那么每切一刀,硅片的500%厚度都损失了。这就导致硅片的数量减少为原来的1/4(见图2.4)。硅片数量的减少直接导致其成本的显著上升。 图2.4
内圆刀片的切片运动类似于一种研磨形式。研磨剂(钻石)混合在镍金属内,钻石是非常硬的物质,能刮去任何其它物质的表面,还有两种相近硬度的材料见莫氏硬度等级。
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