硅片近边缘形态的研究进展

关于硅片近边缘形态已有的研究主要集中在评价方法、工艺改进以及加工装置上。国际半导体产业协会(SEMI)标准量化评价硅片近边缘形态,约定了有关硅片近边缘卷曲度(ROA)、近边缘曲率、近边缘局部平整度、近边缘不完整区域局部平整度的评价方法,可以依据不同的应用场景选择适合的评价方法来判断近边缘形态。对于硅片近边缘形态的测量手段,可以分为近边缘卷曲(ERO)和近边缘微粗糙度两个方面。探究了抛光工艺和抛光前道制程对硅片近边缘形态的影响:抛光工艺会影响硅片近边缘局部平整度和硅片ROA,通过控制抛光压力、抛光时间和转速等工艺参数以及抛光垫和抛光浆料等工艺耗材可以改善硅片近边缘局部平整度;对于300 mm硅片,通过对抛光垫的改良和创新,设计出双层抛光垫以及3层抛光垫,可以缓解硅片近边缘塌陷。对于200 mm硅片,通过匹配腐蚀工艺和双面研磨工艺有益于改进局部平整度。近边缘形态相关专利主要通过改进工艺流程、引入单面磨削、改变硅片形状来改善硅片近边缘形态。

固结磨料切割Φ200 mm硅单晶表面损伤研究

研究电镀刚石线在多线切割过程中对半导体硅材料的去除机制与表面损伤情况,在不同的钢线速度下对Φ200 mm硅单晶进行切割实验,并对切割的试样与切屑进行扫描电镜(SEM)测试,观察试样的表面形貌和切屑的形貌,分析半导体硅材料的去除机制与硅片表面不同位置的粗糙度及损伤深度。结果表明:电镀金刚石线切割硅晶体时,线速度越高,进给速度越小,硅晶体材料越容易以塑性方式加工;固结磨料切割后的硅片表面,沿着工作台进给方向,表面粗糙度先增大再减小,硅片中间位置粗糙度最大。钢线入线位置的损伤层最深,且随着切割深度的增加,表面损伤层深度逐渐减小;沿着钢线往复运动的方向,两侧边缘位置粗糙度比中间小,钢线前进侧损伤层深度比回线侧深;进给速度一定时,硅片相同位置表面损伤层深度随着钢线速度的减小而增大。切割后的硅片表面由于局部切削热应力分布不均匀导致有微裂纹产生,相同进给速度时,线速度越高,切割后硅片相同位置表面微裂纹越窄,反之表面微裂纹越宽。

水平超导磁场直拉法硅单晶熔体过热现象

基于水平超导磁场及特定热场结构,对直拉法硅单晶生长过程中的熔体过热现象进行了数值模拟和实验研究。在数值模拟中发现了熔体对流和温度变化的特殊趋势,随后在实验中发现了相应位置晶体直径突然收缩现象,依此推测拉晶过程中生长界面附近熔体温度及温度梯度的变化是引起晶体直径收缩的直接原因。此外发现改变熔体温度梯度将改变熔体过热现象发生的位置和幅度,模拟中对两种极端的功率条件进行了计算,并在实验中观察到了预期的差别。水平超导磁场对于熔体对流的抑制作用、特定的热场结构和工艺条件,都是引起熔体过热和晶体直径收缩现象发生的原因。