【正文】 的磨液太少，磨盤就會在硅片表面引起新的損傷。這有兩個目的，首先，既然硅片的兩側(cè)都以相同速度進行磨片，那么兩側(cè)都有相同的材料去除率。上磨盤還有另外幾個功能，首先是它有一些洞使磨液能流入磨片機。硅片的最終厚度應(yīng)被控制，否則會不符合硅片要求的特性。使用這種方法，是基于以往的磨去率，計算要磨去正確材料量所需時間，然后，允許磨片機開始按這一時間進行磨片。因為壓電材料的磨去率與硅片的相同，電訊號的頻率就會發(fā)生變化。所以，要決定硅片的厚度，研磨砂的厚度和磨盤的磨損量必須也考慮到?；旌弦河欣诒３盅心ド暗膽腋〔⒕鶆蛏⒉?。磨片之后，硅片表面殘留有許多磨片過程中產(chǎn)生的硅的顆粒，這種顆粒尺寸很小，并會引起一些問題。在這個過程中，硅片用一旋轉(zhuǎn)的真空吸頭固定住，一個鉆石磨輪會經(jīng)過硅片。這里有研磨的另一種方法，能更好地符合硅片的平整度和厚度要求。因為磨片只是用來磨去大多數(shù)的切片損傷，總會留下一層薄薄的均勻一致的損傷層，還需通過其它方法來清除磨片帶來的損傷。當硅片進行腐蝕時，需要有一清潔的表面。所以，硅片在腐蝕前必須進行清洗。然后，再將硅片浸入純水以阻斷KOH與硅片表面之間的繼續(xù)反應(yīng)。這樣的操作使硅片表面腐蝕后，仍平行于（100）面。當KOH與硅片接觸時間更長時，反應(yīng)速率幾乎趨向于零。KOH能快速腐蝕損傷層，直到達到一無損傷平面，這個反應(yīng)會在硅片表面形成一個小的腐蝕坑。考慮（100）平面，176。這些腐蝕坑還會因為顆粒陷入而使硅片表面無法清潔。一些邊緣區(qū)域可能在腐蝕坑間突出，這些突出可能引起麻煩，因為它們可能會斷裂產(chǎn)生小顆粒或者磨損片盒產(chǎn)生顆粒。在任何情況下，酸腐蝕是一個強烈的過程，而不會在某個平面存在自限制過程。這種在腐蝕速率上的差異會引起硅片象“枕頭”，換句話說，硅片中心厚度略厚于邊緣。另一方面，當堿液與硅片表面一直接觸時，堿腐蝕速率會顯著下降，這就使堿腐蝕在這類腐蝕中有優(yōu)越的特性。兩種腐蝕方法都有各自的優(yōu)缺點，每種方法都有一些公司企業(yè)在運用。金屬雜質(zhì)會降低影響器件性能的少數(shù)載流子的壽命。吸雜可廣義地分為兩類： 外吸雜 內(nèi)吸雜兩種吸雜類型被用來移走硅片器件區(qū)域的金屬殘留物。如果背損傷的硅片經(jīng)高溫處理，大量的可移動的金屬離子會在各個方向移動，最終在背面誘陷。背面可以有多種損傷方法，這些機械手段如噴砂，適當功率的激光照射及使用滾刷或鐵筆摩擦背面。這類的損傷應(yīng)在隔離區(qū)域進行，因為該過程會產(chǎn)生很多臟的顆粒。如果這些位錯是熱穩(wěn)定的，在以后的高溫處理過程中如氧化，它們會作為金屬雜質(zhì)沉積下來。當離子刺入硅片表面時，會將損傷引入格點。該工藝在外延沉積后也被用來硅片吸雜。同樣，在n型溝道MOS器件的源擴散時也是如此。通過CZ法拉制出的硅單晶至少有這個氧含量。但當晶棒冷卻到室溫時，氧會過度飽和，大部分的氧會占據(jù)空隙位置，并且不再活動。整個過程可看作幾個步驟的整體或者可從供應(yīng)商處購到已吸雜的硅片。在這階段避免成核是很重要的，因為在活躍的器件區(qū)域會引起位錯。它們?yōu)榻饘匐s質(zhì)提供了吸雜點。盡管少量的氧集合作為n型施主會活動，當它繼續(xù)生長時就變得穩(wěn)定了。所以，當進行內(nèi)吸雜時，必須知道這個關(guān)系。但進行邊緣拋光有利于防止碎片或在后面的過程中產(chǎn)生裂紋。邊緣的拋光是通過真空吸頭吸住硅片以一定角度使硅片的一側(cè)邊緣幾乎垂直與拋光盤貼住。吸頭吸住硅片然后慢慢的開動使硅片的邊緣都充分與拋光襯墊接觸得到拋光。高的PH值能氧化硅，然后硅粒又形成的氧化物去除。氧主要來自于硅融化時石英坩堝緩慢而穩(wěn)定的分解。氧施主可以觀測到，單晶棒會經(jīng)過一定的熱條件，一些氧原子會作為施主或者說n型摻雜劑。整根晶棒的剖面濃度分析，從頂部至底部，施主的濃度或氧含量呈下降趨勢。磷是n型摻雜劑，并且氧施主提高了摻雜濃度。但這種方法現(xiàn)在不被承認，因為現(xiàn)在幾乎所有的硅單晶生長都要旋轉(zhuǎn)晶體或熔融物。施主結(jié)構(gòu)的大部分明顯的點中，一些氧原子在替代位置而且每個這樣的氧原子都有三個間隙氧原子，即每個施主組合包含四個氧原子組成的基團。碳的影響碳在單晶硅中存在抑制了熱氧施主的形成。熱施主的消滅或抵抗穩(wěn)定當含有氧的熱施主的硅單晶加熱到500℃以上時，更多的氧會擴散進入成為施主，氧的基團生長的更大。所以，如果晶棒加熱到650℃，施主濃度會戲劇性地降低。經(jīng)發(fā)現(xiàn)，施主消滅的過程是不可撤回的，這就意味著一旦氧施主沉積，施主濃度就不會再顯著上升，甚至在其被再度加熱時。一種典型的方法是使用SC2洗液來去除金屬沾污，然后將硅片浸入已非常稀釋的高純HF溶液中去掉氧化層。然后硅片浸入到已稀釋的高純酸液中，去除氧化層。這樣做是為了避免其它過程的交叉污染，如擴散或化學(xué)氣相沉積（CVD）。急冷的標準是在爐子外面用氣流吹。加熱過程約2030分鐘，通氮氣。理論上，熱處理可以在器件制作前的任何階段進行。根據(jù)一些資料，進行抵抗穩(wěn)定時，要防止這類施主的產(chǎn)生，可以通過快速熱處理過程，硅在650℃維持幾秒鐘而達到。在外延生長過程的溫度上，一些摻雜劑會從重摻基層外擴散與流動的反應(yīng)物混合。有幾個途徑避免或弱化自動摻雜。因為不能輕易地通過邊界逃逸，混合有外擴散出來的摻雜劑的氣流一般滯留在接近于硅片的表面處。硅氧化層（Silox）、多晶和氮化硅薄膜常用作背封材料。厚度的硅氧化層。Si(OC2H5)4 → SiO2 + 4C2H4 + 2H2O氫化硅（SiH4）是用來進行CVD的最普通的材料之一，它與氧氣一起在爐內(nèi)的反應(yīng)如下：SiH4 + 2O2 → SiO2 + 2H2O在背封時，硅片面向下放在基座上，將沉積材料覆蓋在背面與硅片邊緣一樣大小。一是稱為？或TEOS的Si(OC2H5)4的熱分解。Silox通過化學(xué)氣相沉積在硅片背面淀積一層5000197。 阻止自動摻雜的最好方法是至少在硅片背面用某種薄膜進行背封。因此如果在較低溫度下進行外延沉積，自動摻雜的效應(yīng)會減弱。自動摻雜的諸多問題，以及怎樣防止或弱化它們將在外延沉積一章中重點討論。這是因為外延沉積的目的就是要以重摻硅為基礎(chǔ)，再在其上部生長一層輕摻雜單晶硅。氧施主經(jīng)觀測，硅進行任何的熱處理，溫度在500℃900℃范圍內(nèi)，新的氧施主開始出現(xiàn)。這個過程結(jié)束后，將硅片從熱的爐子中拉出，暴露在外面的空氣中，溫度會快速經(jīng)過450℃的臨界溫度范圍，足以將氧保持是凍結(jié)狀態(tài)。硅片尺寸150mm時，整根晶棒進行退火是不實際的，因此，將分立的硅片進行熱處理。晶棒或硅片必須加熱到650℃左右，然后進行急冷。硅片進行純水漂洗和甩干時，表面本質(zhì)上已無金屬離子存在并能放入爐子進行熱處理了。這種溶液以劇烈溶劑著稱，能去除硅片表面大部分的有機污物和某些金屬離子。金屬會降低少數(shù)載流子的壽命，影響器件性能。急冷能將沉淀物凍結(jié)在晶格內(nèi)，防止它們再度活躍成為施主。這個效應(yīng)大約在650℃左右時發(fā)生。因為碳有四個電子，所以與四個硅原子結(jié)合后，不會有額外的電子。因為氧有6個外層電子，它的四個電子能與硅原子形成四根鍵，而另兩個電子施與了晶體導(dǎo)帶。曾作了很多嘗試去了解從惰性氧形成施主的機制，以及這種氧與其它原子是怎樣結(jié)合的。即在大部分氧施主不再活動后，磷的濃度。當晶體生長時，籽晶末端從熱場中提升，所以，它要在較低的溫度下呆更長時間，在某點上很可能溫度范圍在300℃500℃內(nèi)。在某些情況下，甚至摻雜劑的性質(zhì)會發(fā)生改變，從而使p型晶棒轉(zhuǎn)變?yōu)閚型晶棒。由于熔融物和晶棒的旋轉(zhuǎn)以及隨著時間的推移，熔融物量的減少，氧含量沿著晶棒的長度方向會顯示出一特性。抵抗穩(wěn)定硅中的氧溶解硅單晶棒，作為一個結(jié)果，硅片從晶棒上切割下來，還有一重要參數(shù)—氧含量。兩側(cè)完成后，硅片必須徹底清洗以清除殘留的拋光砂。這個鼓表面貼有一種樹脂拋光襯墊。另一個好處是在后道生產(chǎn)工序—HF清洗硅片時防止膠狀硅粒飛跑形成條紋。有時進行邊緣拋光是為了清除腐蝕過程留下的邊緣腐蝕坑。吸雜的另一重要事項需記住就是盡管氧淀積會吸引金屬雜質(zhì)，但降低了硅片的機械強度，在熱處理時易造成彎曲或翹曲。所以也稱為氧化淀積。在這過程中，氧開始成核，耗盡層仍不受影響，因為氧含量沒有足夠高到成核的程度。在這溫度，氧能從表面逸出因為硅片和外部的氧濃度的不同。第一步是將硅加熱到1100℃，使得在接近硅片表面形成一氧的耗盡層，稱為耗盡層，器件就建立在正表面的這一區(qū)域上。當晶棒從硅熔融物中CZ法拉制時，會有大量的氧從融化物中釋放出來。氧原子需有最小濃度，才能產(chǎn)生吸雜。在一些器件制作過程中，大部分會使用這一方法，因此，任何其它的吸雜步驟都不需要了。薄膜沉積多晶硅或氮化硅（Si3N4）的薄膜淀積在硅片背面能移動金屬離子。據(jù)觀測，要能成功吸雜，激光功率需在15J?cm2或更大些。然而，這是一個很慢的過程，因為激光束要掃描硅片表面以達到一個很好的覆蓋。再制這樣的損傷是很困難的。當他們到達位錯位置，就會被固定不動。外吸雜外吸雜是通過從外界導(dǎo)入一有效方法來完成。所以，吸雜在半導(dǎo)體工藝中是一個重要的過程。堿腐蝕 酸腐蝕 優(yōu)先腐蝕 沒有優(yōu)先腐蝕表面有腐蝕坑 無腐蝕坑同一批腐蝕速率不變（化學(xué)量固定） 變化的腐蝕速率自限制，易于控制 非自限制，難控制有一平整表面 會引起“枕頭”形不會對環(huán)境釋放有害氣體 會釋放有害氣體，必須凈化 堿腐蝕與酸腐蝕的比較吸雜簡介吸雜是一個將雜質(zhì)和一些會延伸的點缺陷從硅片的器件制作區(qū)域移走的過程。酸腐蝕（HNO3和HF）的基礎(chǔ)反應(yīng)如下：Si(s) + 4HNO3(l) → SiO2(s) + 4NO2(g) + 2H2O(l)SiO2(s) + 6HF(l) → H2SiF6(aq) + 2H2O(l)這個反應(yīng)的一個產(chǎn)物是NO2，是一種氣體，所以，必須采取預(yù)防措施控制它的釋放?？梢钥闯?，只要兩者接觸，酸腐蝕就一直維持在較高速率。因為硅片的周圍都在競爭酸液，硅片中心有腐蝕劑不充足的趨向，這會使供給硅片中心的酸液損耗，反應(yīng)稍微降低。用于酸腐蝕的一般混合物是HNO3和HF。KOH很快侵蝕這些區(qū)域，隨著倒角邊緣的連接，導(dǎo)致許多不同形狀的腐蝕坑的出現(xiàn)。因為腐蝕劑對暴露的損傷區(qū)域侵蝕速度快，所以有很多損傷的區(qū)域形成的腐蝕坑最深。KOH只會腐蝕暴露在蝕刻劑下，有晶格損傷的區(qū)域，掩埋在里面的損傷不會被侵蝕到。由于這個原因，KOH更適合腐蝕（100）向的硅片。自限制過程這個過程稱為相當自限制過程是因為KOH能到達的硅片任何損傷區(qū)域會快速腐蝕，然后當達到無損傷表面時，反應(yīng)幾乎停止。因為大量的硅片在生產(chǎn)過程中是平行于（100）面的，所以用KOH腐蝕很適合硅片。堿腐蝕硅片腐蝕的一種方法是使用堿性氫氧化物如氫氧化鉀（KOH）。當進行酸腐蝕時，酸先與表面的顆粒接觸，將其慢慢腐蝕去除，因此就象一張面具影響了酸與硅快速接觸。腐蝕的方法有兩種：堿腐蝕和酸腐蝕。然而，這也有一些問題如這種方法的一致性，以及它的產(chǎn)出率很低。然后，磨砂尺寸減小，研磨率也降低，幾乎不會引起表面損傷。所以，硅片必須保持濕潤，直至表面顆粒被清除。整個過程會磨去75100μm的表層。典型的研磨砂是由9μm大小的經(jīng)煅燒的氧化鋁顆粒組成。另一種方法是使用旋渦電流傳感器，磨盤之間的距離能通過位于上磨盤上的傳感器測量到。這是因為每一輪的磨片條件并不相同，所以，為了更精確地控制磨片厚度，希望在磨片機上裝一個厚度測試系統(tǒng)。有幾種控制硅片最終厚度的方法，如控制磨片時間，有一壓電裝置同硅片一起研磨，或者旋渦電流測試。另一個功能是上磨盤提供壓力給硅片，上磨盤通過氣壓下降壓下，在磨片的第一個循環(huán)中，壓力比較小，使硅片上高起的點先被磨去，使磨液均勻分配在機內(nèi)。所以沒有大的壓力向一個方向移動硅片或另一個方向。這樣防止在磨盤最終分開時，硅片粘在上磨盤上。如果磨盤上沒有齒輪，磨液可能會流到磨盤上，如果磨盤與硅片間有太多的磨液，磨盤會浮在硅片表面的液體上。為了保持硅片和磨盤的平整度，磨盤和載體的轉(zhuǎn)速需要很好地控制。這些刮傷在后面的工序中很難去除，鑄鐵的磨盤也不能太硬，如果磨盤太硬，它會壓迫研磨顆粒進入硅片，使硅片增加額外的損傷。無論是中心齒輪還是外部的齒輪都能旋轉(zhuǎn)，為載體的旋轉(zhuǎn)提供了寬闊的范圍。雙面行星磨片的應(yīng)用使硅片的兩面能同時進行磨片。磨片的應(yīng)用是因為它能磨去應(yīng)去除的材料并留下小量的損傷。任何工藝要去除這些損傷就至少要去除這樣厚度的材料。目的磨片的主要目的是將硅片的切片微損傷去除。在磨片過程中，在雙面行星運動中硅片兩面會被同時研磨，一定量的材料將被從兩面磨去。背封工藝能隨意采用，通過沉積在重摻雜硅片的背面以防止摻雜劑通常是硼在后面的熱處理過程中的逸出。接下來，硅片需要腐蝕，以去除磨片造成的損傷。磨片、熱處理和相關(guān)工藝目的：通過本章的學(xué)習(xí)，能夠： 能描述磨片的意義； 能描述雙面行星式磨片機； 知道兩種類型的腐蝕，比較它們的優(yōu)缺點； 了解硅片的三種外吸雜工藝； 了解內(nèi)吸雜的三個熱處理步驟； 描述熱處理對抵抗穩(wěn)定所起的作用； 了解進行背封的原因并列出兩種背封工藝過程。27．硅片需進行激光標識的主要原因是（ ）a. 為吸雜工藝提供損傷；b. 清除硅片表面的不完整物；c. 提供了一種能追溯硅片的手段；d. 為接下來的硅片分選提供幫助。d. 低的切片損失，較低的損傷，而且經(jīng)濟。d. 證明切片完成的好方法。d. 碎片率，沾污，后來的拋光砂的使用。yield point？指材料在沒有永久變形情況下，能承受的最大壓力。應(yīng)力應(yīng)力是指材料單位面積承受的力量。在切片過程中，由于刀片的小小振動產(chǎn)生了這樣的損傷，在沿著切口的方向留下小的脊狀痕跡。在硅片晶向檢查時，