【正文】 如果這種化合物在缺氧氛圍中加熱，會發(fā)生以下分解。有幾個不同的反應來完成。9000 197。當多晶硅作為背封材料時，它也還可成為外吸雜。一些不同的處理方法被采用。在低壓下，就能很快從硅片表面處逃逸。另一個方法是低壓外延生長。擴散是一個依賴溫度過程，隨著溫度的下降，擴散率指數(shù)下降。所以，這里只作簡單介紹。當外延層在硅片正表面生長時，這個效應會減弱，但硅片背面的外擴散仍在繼續(xù)。例如，在n型重摻的頂部生長p型輕摻雜單晶硅制作一個n型的MOS電路。外延沉積的硅片是重摻雜的。氧施主的這個效應在450℃左右時，不會發(fā)生。但通常在早期進行，在晶棒階段或切磨片之后馬上進行，如此，可以確保硅片最終能滿足顧客的電阻率要求。如果整根晶棒熱處理，將它放置在一石英載體上后，放入爐子。氮氣為熱處理提供了一個經(jīng)濟又惰性的氣氛。硅片放置在清潔的石英舟中，然后放入石英爐內預熱至650℃。硅片尺寸到100mm的，整根晶棒可以進行退火，但隨著硅片尺寸增加，對用氣流來進行急冷來說，晶棒的熱能可能太高。更長的冷卻時間會使沉積的氧原子再度活躍，至少是部分氧原子會重新成為施主。抵抗穩(wěn)定的關鍵參數(shù)是溫度和時間。熱處理抵抗穩(wěn)定過程只要用到爐子。金屬沾污也就隨著氧化層的清除而被去除掉了。同時，該溶劑能氧化硅片表面，一些金屬離子（如鐵和鋅）會在氧化層生長時被氧化。另一清洗方法是先用硫酸（H2SO4）和雙氧水（H2O2）的混合溶液清洗。 熱處理前清洗熱處理前清洗可以以幾種不同方式進行。在熱處理之前清潔硅片的表面去除金屬沾污物的顆粒很重要，因為熱處理時的爐溫會使金屬擴散進入硅的內部。問題是當在器件制造時，單晶硅總會被再加熱到300℃500℃范圍，仍存在氧沉淀物重回施主狀態(tài)的問題。習慣上，在加熱到650℃以后，晶棒急冷至室溫。沉淀物就不再顯示出施主的特性。最后會生長的足夠大到形成沉淀物。當碳含量在51016atoms?cm3或更高時，這個效應就會發(fā)生。硅中的一些碳原子會占據(jù)替代位而替代氧，結構如下（）。所以，四個氧原子中，只有替代位的氧原子起施主作用。在本章陳述中，替代位氧原子已被雙重電離。甚至到今天，整個過程也不是非常清楚地理解。施主氧的存在從1954年開始，氧施主的存在就被承認了。在CZ法的早期，晶體或熔融物的不旋轉的晶體生長中，可以觀測到熱氧濃度較少。應注意的是，籽晶末端的晶體包含了最高的氧含量，因此，在這端的n型摻雜劑濃度也更高。因此，比起末端有更多的氧施主參與。但這其中的原因有所不同。如果晶棒或硅片在300℃500℃溫度范圍內，硅中的氧原子會扮演施主的角色，450℃是最起作用的溫度。這種摻雜劑的增加會擾亂既定的電阻率。在一般的生長條件下，晶體在籽晶末端有較高的氧含量，并沿著長度向下含量減少。一部分的氧從熔融的SiO中分解逸出，但有一定量的氧與生長的晶體結合。CZ法生長的單晶氧含量接近1018cm3等級。所以，這個過程是一個化學/機械過程，能得到非常光滑的表面。在邊緣拋光時使用的拋光砂是由膠狀硅粒懸浮在水中組成，有高的PH值的化學物。硅片一側邊緣被拋光后，將硅片翻轉，然后對硅片的另一側以同樣方式進行拋光。當硅片與拋光襯墊接觸時，還會在上面添加拋光砂。然后，拋光盤旋轉，硅片邊緣也隨著一個鼓旋轉。鏡面邊緣拋光方法是一個化學/機械過程。這一步驟完成使硅片邊緣更均衡一致。這個過程不一定必須做。鏡面邊緣拋光硅片腐蝕并進行吸雜后，硅片邊緣可以進行拋光。間隙氧增強了硅片的機械強度。所以內吸雜不會影響硅片的電阻率。氧化淀積層是大量氧原子與硅原子束縛在一起的集合。淀積物有化學名為SiOx，x值接近于2。在第三步中，硅片加熱到1000℃左右，在此溫度上，晶核開始生長并且最終形成淀積和推垛層錯。第二步是將硅片冷卻到約650℃?？梢杂^測到，如果溫度低于1000℃，氧就會形成團，稱為成核現(xiàn)象，和外擴散一起。第一步的加熱溫度是很重要的。顯然，整根晶棒無法進行內吸雜，只能對單片硅片。步驟通過氧來吸雜有三個步驟。在這個過程晶棒的溫度下，氧仍在飽和狀態(tài)。然而，用FZ拉制的硅單晶一般小于此濃度，在這種情況下，就不能提供內吸雜。其濃度約為11018atoms?cm3。內吸雜內吸雜是由在熱處理過程中氧原子影響形成的位錯環(huán)產生。例如，制作npn晶體管的發(fā)射極擴散時，未被保護的背面會自動重摻。背面n型重摻硅片的背面n型重摻也可作為吸雜陷阱。淀積后，硅片在高溫下退火，當金屬離子移動到淀積薄膜的邊緣時，會被誘陷，這樣就能阻止其回到硅片正面。這種晶格損傷會作為金屬離子的吸雜點。背損傷的另一方法是離子灌輸。無論位錯是熱穩(wěn)定與否，都依賴于激光損傷的深度，與激光功率有直接關系。激光的照射會融化硅片表面，熔融物會流入硅片，當它再結晶時，熱應力會因位錯的產生而釋放。激光背損傷是一個更能控制和清潔的過程。一種測量損傷量的工藝是使用反射體來測量著色表面的反射率。 (a)鐵筆 (b)滾刷通過機械手段進行背損傷的評定參數(shù)是導入損傷量。這個過程的缺點是如果硅片在高溫下經(jīng)很長時間，一些損傷可能會退火，使金屬重又進入硅片。位錯也會吸引硅晶格中的點缺陷，點缺陷在單晶拉制時發(fā)生，在高溫（＞1000℃）下移動。可以有不同手段，如：a. 背損傷b. 背面薄膜淀積（主要為多晶硅）c. 背面重磷擴散背損傷對硅片背面進行損傷使之產生缺陷，如晶格位錯和重金屬雜質陷落到這些高應力缺陷位置。隨著硅片厚度的上升，低溫制作器件過程和更短時間限制，內吸雜變得更為重要。吸雜的起源在真空管時代，小量的鈦被引入到真空管將其剩余的氧吸走，形成二氧化鈦（TiO2）。如果陷入，金屬原子還會形成缺陷中心，使器件性能等級下降。最重要功能的是移走金屬雜質，如金、銅、鎳、鐵等等來自硅片正表面—器件制作區(qū)域。腐蝕劑的選擇主要依賴于最終硅片需要的特性。為了滿足環(huán)境法律，NO2通常會用化學淋洗來消除它的釋放。堿腐蝕一開始的速率是由于硅片表面大量的損傷引起的。所以，酸腐蝕必須被監(jiān)視并非常精確控制在合適的硅片完成之時。另一方面，靠近硅片邊緣處，沒有如此多的硅來競爭酸液，因此有充足的酸液提供，這就使反應速率在硅片邊緣處達到一較高速率。酸浴的局部腐蝕速率會因局部化學品的損耗而變化。有時，還使用另外的化學品，如乙酸或碘，添加到混合物中使反應更能控制。酸腐蝕腐蝕的另一個方法是酸腐蝕。硅片的邊緣腐蝕坑會給生產環(huán)境帶來問題，因為它們會使顆粒陷入進邊緣。因為硅片邊緣進行過倒角，存在許多損傷。這些腐蝕坑是一個問題，因為它們太深以致在后面拋光時無法去除?？拥钠骄疃葹?015μm。這就使KOH只適合于表面損傷。然后，腐蝕會沿平行于（100）平面方向快速反應，這些腐蝕坑開始向旁邊擴展。硅腐蝕坑當硅片表面有損傷時，損傷區(qū)域不再是完整的晶體結構。所以，KOH腐蝕只會清除硅片表面的損傷及最小量的剩余表面層，除非KOH與硅片接觸時間極其的長。請看KOH相關的反應速率與時間的比（）。所以，整個硅片參考面不會受堿的影響，反應是一個相對自限制過程。當KOH緩慢侵入材料時，它正快速腐蝕與（100）平行的平面，使硅片表面物質快速被清除。KOH與硅片的基本反應如下：Si + 2H2O + 2KOH → 2H2 + Si(OH)2(O)2 +2K+KOH的熱溶液從其既定的方向侵蝕硅片，以平行于（100）平面方向速度最快，平行于（111）平面的方向最慢。用這種方法，硅片浸在45%的KOH和55%純水的溶液中大約2分鐘，通常在高溫（約100℃）KOH溶液中。典型的清洗方法是將硅片放在Teflon的片盒中，浸入含H2SO4和雙氧水的溶液中，這會清除硅片表面的有機物；然后將硅片浸到氫氟酸中，HF會清除表面任何的硅末；在硅片進行清洗后，就可以進行腐蝕了，而且會腐蝕得均勻一致。這就會使該區(qū)域與硅片表面其它區(qū)域腐蝕程度不一致。如果硅片表面有沾污，會潛在地充當了腐蝕的面具。這兩種方法都在使用，而且都有各自的優(yōu)缺點。通常通過化學腐蝕硅片表面的方法來清除這種損傷。應力釋放腐蝕硅片磨片之后，仍有一薄層損傷層。取代用磨輪移動經(jīng)過硅片表面，使磨輪始終蓋住硅片中心，這樣使整個旋轉的硅片表面都與磨輪接觸而不需要移動磨輪位置。然而，這種方法有幾個不利之處，第一個問題是既然硅片被真空吸住在一定位置，那么一次只能研磨硅片的一側；另外的缺點是磨輪在移動，沒有方法防止磨去小量不該磨去的平面，這樣，很難使硅片在設定誤差范圍內。會周期性更換有更小尺寸磨砂的磨輪，這樣在研磨的一開始，能快速去除大量含損傷的表層材料，同時磨砂也會造成相對多的損傷，但不會象原始的那樣多。硅片研磨—可選擇的過程磨片的一個可選擇的過程是硅片研磨。如果要烘干硅片，顆粒會粘在硅片表面，而一旦這樣粘住，就很難再去除掉。在最終磨片結束時，硅片的平整度是最平整的，以后的步驟都會使其平整程度下降。懸浮液中的研磨砂壓迫硅片表面并使其磨損，去除硅片表面的物質，這樣能將表層的切片損傷清除掉。這種顆粒懸浮在水和添加劑的混合液中，添加劑一般為丙三醇（甘油）。硅片表面的去除使用一種含研磨砂的懸浮液組成的磨液來研磨硅片表面。這種傳感器依據(jù)上下磨盤間的間隙距離發(fā)出信號。當頻率對應到設定的厚度時，機器就會停止，必須指出的是，每次磨完以后，必須將壓電帶放回原處，這樣才會反映出硅片的厚度。一種能在磨片時測試硅片厚度的方法是通過使用一壓電材料與硅片同時研磨。用這種方法，要得到正確的硅片厚度很困難。硅片厚度如果決定磨片的最終厚度通過磨片時間來控制，那么應先得到設備預期執(zhí)行時間。因為誤差容許量在微米極，所以機械的控制需相當精確。然后，壓力逐步上升到正常操作的壓力。磨液從上磨盤流入，然后流入到機內。硅片幾乎不會因邊緣的壓力造成斷裂。第二，硅片兩側有相同的轉速相反的方向使硅片能固定位置。磨盤旋轉計數(shù)器上下磨盤按相反方向旋轉，磨盤的旋轉帶動硅片兩側以同樣的速度旋轉。所以，齒輪演繹這樣一個功能，即控制磨盤與硅片表面間的磨液量，并且上磨盤的齒輪能將下磨盤鎖住。如果磨盤浮的里表面太遠，就不能研磨表面，也就不能將硅片表面的損傷去除掉。齒輪還能使磨液在硅片表面流動并均勻分配。另外，隨著磨片機其它各部件的運轉，轉速反過來又有利于磨盤平整度的維護。磨片過程對硅片的最終平整度有很大的影響，因此，磨盤必須很平整。鑄鐵材料應有一合適的硬度來制作磨盤使顆粒能均勻地對硅片進行研磨。鑄鐵的硬度使研磨顆粒不會嵌入到盤中，如果顆粒嵌入到磨盤中，就會刮傷硅片表面。磨盤的組成磨盤一般由鑄鐵制成，但也可能是塑料制的。載體上的齒輪和磨盤中心的齒輪配對，并且繞在磨片機的外側的鏈條行進。載體是圓形敞開式，比硅片的直徑略大。這些組成構成設備工作來清除在切片過程中造成的硅片兩面的損傷。由于磨片過程總會留下?lián)p傷，就還需要另外的工藝。這個過程要清除切片損傷就需去除表面損傷部分的單晶，而且要盡可能地不引起另外的損傷。一般，在硅片的兩面都要磨去這些材料的量。損傷的平均深度大約為2530μm，但有些損傷可能是它的23倍深。切片微損傷是對單晶的損傷，來自于切片過程。這個機械研磨過程磨去硅片的兩面的材料。在雙面行星運動中，硅片繞著中心齒輪進行旋轉，同時又在自我旋轉。磨片磨片是使用研磨砂來清除硅片表面的材料和前一步驟留下的損傷。經(jīng)過上述步驟之后，硅片就能進行拋光了。然后進行硅片清洗和熱處理，再退火以使抵抗穩(wěn)定。吸雜工藝能抵消金屬雜質的影響。首先，切片損傷必須被清楚，磨片能達到這一目的。經(jīng)切片、標識和倒角后，就應準備拋光了。210．典型的硅片邊緣倒角（ ）a. 通過沖擊方法；b. 通過一定形狀的磨輪；c. 通過在酸浴中的浸泡；d. 通過在堿浴中的浸泡。28．激光標識必須有足夠的深度直至通過（ ）a. 磨片以后；b. 腐蝕以后；c. 硅片退火以后；d. 所有硅片處理步驟結束。26．線切割（ ）a. 一般有很大直徑的線；b. 用一種莫氏硬度略低于硅的研磨劑；c. 壓迫研磨砂于晶棒上進行切割；d. 典型的是使用許多線同時切割晶棒。24．與內圓切割相比，線切割的一個有利之處（ ）a. 線切割有研磨劑藏入線中；b. 線切割不會引起硅片的任何損傷；c. 相同尺寸的線能切割任何尺寸的晶棒；d. 線切割產生更大的切片損失。c. 比外圓切片得到更大的寬度。23．典型的內圓切片得到的切片（ ）a. 不管晶棒的直徑有多大，都得到相同的寬度。c. 切片過程的研磨材料。22．切片過程中，碳板與晶棒的粘合提供了（ ）a. 切片過程的潤滑作用。c. 切片方向，設備價格，晶棒摻雜劑濃度。練習：21．切片方式的選擇必須考慮晶棒的（ ）a. 材料損失，損傷引入，平整度?？箯垙姸瓤箯垙姸仁侵覆牧显谖赐耆闆r下，所能承受的最大壓力。swarf切屑是指在切片開槽時，削去的材料。從算術定義來講，就是與原始長度相比，在長度上的變化程度。切片損失切片損失是在切片過程中，因刀片會切去的材料損失的總量。術語表切片微損傷切片微損傷（切片痕跡）是由刀片的振動引起的。在激光刻字區(qū)域，當設備運行時，激光的射線有可能射入眼睛。切片區(qū)域涉及到幾個不同類的問題：有可能被暴露的刀片割傷；如果刀片失靈或者以某種方式彈出一些粒子，可能會傷害到眼睛。另外，防止硅片邊緣產生這樣的小珠子有利于得到更好的流動性能，因此，它仍是極重要的。如果硅片沒有進行倒角，小珠子就會粘在硅片表面；如果已經(jīng)倒角了，小珠子就不會在硅片表面形成。邊緣光刻膠小珠子當光刻膠應用到硅片時，是應用在旋轉的硅片上，？在硅片上的涂抗蝕劑后，旋轉速度會上升，這樣使得在硅片上的抗蝕劑甩出，形成均勻一致的薄膜。如果硅片的邊緣已經(jīng)倒角，就不會再有高應力點或微