硅晶圆的晶向偏离度测定方法探索

本文介绍了晶向偏离度的测定方法,阐述了三种不同要求下晶向偏离度的测定方法,并描述了一些可能导致晶向偏离度计算错误或者晶向偏离不一致的情况。

化学腐蚀对半导体硅片抛光后局部平整度的影响

抛光后的局部平整度(SFQR)参数是表征硅片抛光质量的重要指标之一,也是抛光过程较难优化的几何参数之一。分析了不同的化学腐蚀处理对抛光后局部平整度的影响。实验结果表明,不同的腐蚀处理方式会产生不同的表面状态,进而影响抛光后的局部平整度,抛光后SFQR与腐蚀片总厚度差(TTV)以及平整度(TIR)呈现出了一定的相关性。酸腐蚀去除量越大,腐蚀后的TTV以及TIR参数越差,硅片表面局部起伏也越剧烈,相应地,抛光后的SFQR也有逐渐增大的趋势。碱腐蚀硅片表面局部起伏较小,因此能获得较好的抛光后SFQR参数;而酸腐蚀硅片表面局部起伏剧烈,抛光后SFQR相对较大。KOH碱腐蚀与Na OH碱腐蚀会产生不同的表面粗糙度Ra,但是抛光后SFQR分布情况差异不大。目前实验研究表明抛光后SFQR受抛光前的粗糙度起伏Ra影响不大,而主要受反映硅片表面轮廓的较为宏观的起伏影响。

掺杂剂不同的重掺硅片的抛光特性

不同掺杂剂种类的重掺硅片有其特性,为了研究不同掺杂剂硅片的固有特性对化学机械抛光结果的影响,选取应用广泛的重掺硼、重掺砷、重掺锑3种硅片进行抛光加工,并在抛光后进行清洗。实验中保持抛光时间相同,抛光液及抛光垫状态一致,使得抛光结果的差异性与抛光时间、抛光压力、转速等抛光工艺参数无关。通过研究重掺硼、重掺砷、重掺锑3种硅片在抛光过程中的去除速率、Haze值和抛光后的表面微粗糙度,反映掺杂剂种类的不同对抛光结果的影响。实验结果显示重掺硼硅片的抛光去除速率明显低于重掺砷和重掺锑硅片,重掺砷硅片的抛光去除速率高于重掺锑和重掺硼硅片;抛光后重掺硼硅片的Haze值最大,重掺砷和重掺锑硅片的Haze值较小,间接反映抛光后重掺硼硅片的表面微粗糙度整体高于重掺砷和重掺锑硅片;白光干涉测试显示,重掺硼硅片的表面微粗糙度中心低边缘高;重掺砷硅片的边缘表面微粗糙度明显高于中心;重掺锑硅片的表面微粗糙度中心至边缘保持一致。

半导体硅材料CMP三维有限元分析

利用有限元仿真方法分析了四轴多片式单面抛光系统的抛光压力分布,建立三维准静态非轴对称模型,设定了模型部件尺寸和材料物性参数,设定模型假设条件和边界约束,使用有限元软件计算不同抛光垫杨氏模量和不同载荷条件下对硅片表面法向应力的影响,实验验证了硅片表面法向应力非均匀性(NSNU)与抛光去除非均匀性(WIWNU)的对应关系。抛光工作状态中抛光盘、陶瓷板的最大形变量为纳米级别,对硅片品质的影响可以忽略不计,抛光垫的最大形变量为微米级,最大形变与抛光垫杨氏模量有相关性,影响硅片的边缘应力分布;不同载荷条件下,硅片表面4个特征路径的应力变化有显著差异,应力分布均匀化趋势并不同步,由此可证明四轴多片式单面抛光系统中硅片表面压力分布的非对称性,这是三维准静态非轴对称有限元模型与二维轴对称方法的显著差异所在。仿真实验找出了NSNU最优化条件,验证了NSNU和WIWNU在不同载荷下具有一致的分布规律,两种实验载荷存在偏差,分析原因是抛光盘表面的平整度难以实现绝对平坦。