半导体硅片清洗工艺发展方向

对半导体硅片传统的RCA清洗办法中各种清洗液的清洗原理、清洗特点、清洗局限以及清洗对硅片表面微观状态的影响进行了详细的论述,同时在此基础上,对新的清洗办法(改进的RCA清洗办法)进行了一定的说明,指出了硅片清洗工艺的发展方向。

测试方法对硅片表面微粗糙度测量结果影响的研究

随着大规模集成电路的快速发展,硅片表面微粗糙度对于器件制造的影响也越来越受到人们的重视。介绍了几种测量硅片表面微粗糙度的测试方法,并将它们分成三类,简单阐述了每一类测试方法的测试原理,影响测试结果的因素,从实际应用的角度详细阐述了这三类测试方法的适用情况、通过详细的测试数据及图形对这三类测试方法进行了分析,并对这三类测试方法进行了比较。最后简单介绍了纳米形貌和硅片表面微粗糙度之间的关系。

SOI材料的制备技术

SOI材料被誉为“二十一世纪硅集成电路技术”的基础。它可消除或减轻体硅中的体效应、寄生效应及小尺寸效应等 ,在超大规模集成电路、光电子等领域有广阔的应用前景。介绍了注氧隔离、智能剥离、硅片剥离及外延层转移等几种主要的制备SOI材料的方法及近期相关的研究成果。降低制造成本。

抛光垫使用期对300mm Si片Haze值影响研究

抛光垫是化学机械抛光(CMP)过程中重要的消耗材料之一。由于抛光垫与Si片直接接触,所以抛光垫的物理特性会直接影响到所加工Si片品质的优劣。通过研究不同使用时间的抛光垫结构以及所抛光Si片表面haze值,发现抛光Si片表面haze值在抛光垫使用前期逐渐减小,中期稳定缓慢升高,后期快速升高。从理论上系统地对结果进行了分析,充分证实了在CMP过程中,保持抛光垫特性的稳定对Si片表面质量具有非常重要的意义。

注氢硅片中片状缺陷的结构特征及其深度分布的高分辨电镜研究

离子注入氢是改善硅材料性能,特别是实现硅片薄层剥离的重要途径。本文利用高分辨率电镜对注氢硅片的横截面样品进行了研究,观察了片状缺陷的结构特征,分析了片状缺陷尺寸和间距在纵深方向的变化。实验发现,沿着平行于正表面的(111)片状缺陷是注氢硅中的重要缺陷。片状缺陷的实质是四层晶面的应变,造成晶格膨胀约0 084nm。实验还发现片状缺陷的尺寸和间距随深度变化,在损伤带顶部和中间小,而在损伤带底部附近明显增大。

卢瑟福背散射谱和红外干涉反射谱研究冷注入锗离子对单晶硅的损伤

主要研究锗离子在77 K温度下的冷注入对单晶硅片表面的预非晶化效果,并与室温注入情形予以对比。卢瑟福背散射谱(RBS)和红外干涉反射谱被用于对非晶层的研究。实验表明,冷注入要比室温注入的退沟道效应更为显著,反射率降低更为明显,意味着引入的损伤更为严重,更容易使硅单晶非晶化。而且,冷注入产生的最大损伤峰比室温注入的位于更深的位置,相应的非晶层/硅单晶衬底界面有更深的推入。结果还表明,同样的注入温度下,剂量越大,损伤越严重。

RPCVD生长SiGe薄膜及其性能研究

利用应用材料公司外延设备,在Si（001）衬底上,通过RPCVD方式生长出完全应变、无位错的SiGe外延层。通过X射线衍射和原子力显微镜测试技术,得到了外延层Ge摩尔分数、外延层厚度、生长速率以及表面粗糙度等参数,研究了运用RPCVD方法制备的应变SiGe外延层的生长特性以及薄膜特性。结果表明,在660℃所生长的薄膜,其XRD图像均出现了Pendelossung条纹,表明薄膜质量较好。Ge摩尔分数高达16.5%。薄膜表面粗糙度RMS在0.3~0.6 nm。

300mm硅片表面延性磨削机理研究

根据脆性材料实现延性磨削时存在临界深度的理论，通过设定磨削参数，使之满足硅片的延性磨削条件。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对磨削硅片表面和截面进行分析研究。研究结果表明：硅片表面形成规律的磨削印痕，且磨削印痕微弱，在硅片表面留下的磨削沟槽保留延性磨削特征，硅片表面无微细裂纹和因脆性崩裂产生的凹坑；硅片截面明显地分为非晶层、次表面损伤层、单晶硅层，非晶层厚度约为50～100nm，表面微细裂纹完全消失，次表面损伤层厚度约为50～150nm，次表面损伤层存在微细裂纹。

重掺杂直拉硅单晶氧化诱生缺陷的无铬腐蚀研究

采用无铬和含铬两种溶液共同腐蚀不同型号、不同掺杂剂和不同晶向的重掺单晶样品,研究如何更好地使用无铬腐蚀液显示重掺杂晶体氧化诱生缺陷。实验表明反应过程中温度控制在25-30℃,腐蚀液中适当增加缓冲溶剂,可以很好地控制表面腐蚀速度。实验还发现,对于〈100〉重掺样品,使用有搅拌的改良Dash无铬溶液显现的损伤缺陷密度低于有铬择优腐蚀液,而对于〈111〉重掺样品,未见明显差异。最后,探讨了在使用无铬溶液显示重掺Sb晶体缺陷时,缺陷难显现,而且密度低的原因。

高温氩退火对提高Si片质量的研究

首先研究了氩退火对大直径直拉Si单晶表面的空洞型微缺陷的影响。样品在1 200℃下进行退火,退火前后样品上的晶体原生粒子缺陷(COP)利用激光计数器SP1来观察。试验表明Si片经过1 h退火后,表面的COP全部被消除;另外,对样品退火前后的几何参数和金属含量也做了测试,发现样品的几何参数和金属含量都没有明显的变化;最后研究了高温退火对MOS电容栅氧化层性能的影响,结果表明退火前后的样品分别制备为MOS电容,利用斜坡电压法来测试其击穿电压。实验发现,Si片经过1 200℃热处理后,MOS电容的击穿电压有了明显的提高,这表明高温退火工艺能够有效提高栅氧化层的性能。

300mm硅片化学机械抛光技术分析

化学机械抛光是单晶硅衬底和集成电路制造中的关键技术之一,然而,传统的化学机械抛光技术还存在一定的缺点或局限性,为了得到更好的硅片平整度和表面洁净度,在300mm硅片的生产中采用了双面化学机械抛光技术。对双面化学机械抛光的优点以及系统变量对抛光速度和抛光质量的影响进行了详细地分析。

300mm硅片双面抛光过程数学模拟及分析

建立了双面抛光过程中硅片表面上的一点相对于抛光布的运动模型;利用数学软件,模拟出不同速度下的运动轨迹。轨迹和实验结果表明,在其他双面抛光工艺不变的情况下,改变抛光机四个部分的转速,对硅片表面的平整度有很大的影响,特别是边缘部分的局部平整度。优化四个转速,可以显著改善300mm硅片表面的平整度和局部平整度。

HF／O_3在300mm硅片清洗中的应用

随着半导体技术的不断发展,集成电路的线宽在不断减小,对硅抛光片表面质量的要求也越来越高,传统的RAC清洗方法已不能满足其需求,因此,必须发展新的清洗方法。本文对传统的RCA清洗方法进行了简单的介绍,分析了其中的不足之处,在此基础上,对新发展的HF／O3槽式清洗法和HF／O3 单片清洗法进行了详细的说明,从而对300mm硅片清洗方法的未来发展方向进行了简单论述。

硅片清洗及最新发展

对目前硅片湿式化学清洗方法中常用的化学清洗溶液的清洗机理、清洗特点、清洗局限以及清洗对硅片表面微观状态的影响进行了详细论述。介绍了兆声波、臭氧、电解离子水、只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗等最新的硅片清洗技术,指出了硅片清洗工艺的发展趋势。

双面抛光工艺中压力对300mm硅片表面形貌的影响

利用非接触式光学轮廓仪研究了双面抛光过程中不同压力下300mm硅片表面形貌的变化,并通过Stribeck曲线进行了探讨。结果表明,双面抛光过程中机械作用的强度随着压力的变化而不同,从而影响抛光后的硅片表面形貌。当硅片表面与抛光垫之间的接触处于固-液混合接触区时,协调机械去除作用与化学腐蚀作用之间的关系,使之达到平衡,可以显著地降低硅片表面的微粗糙度和峰谷值。

300mm硅单晶生长过程中热弹性应力的数值分析

采用有限体积元法软件CrysVUn对直拉法生长300mm硅单晶热场和热应力分布进行了模拟,模拟考虑了热传导、辐射、气体和熔体对流、热弹性应力等物理现象。针对晶体生长过程中小形变量的塑性形变,以Cauchy第一和第二运动定律作为局部控制方程,考虑了硅单晶的各向异性,计算了<100>硅单晶生长过程中晶体内von Mises应力分布和变化规律,结果表明在等径生长阶段热应力上升最显著,界面上方晶体内热应力随晶体生长速率增大而升高。

N_2气氛下快速退火(RTA)对硅片氧沉淀密度和表面形貌的影响

快速退火(RTA)单晶硅片时,硅片内部会形成一种特殊的空位分布。空位的分布将决定后序两步退火(800℃,4 h+1000℃,16 h)后生成的洁净区宽度和氧沉淀密度。研究了N2气氛下,不同RTA恒温时间对洁净区形成和氧沉淀密度的影响。发现延长RTA恒温时间,会增加氧沉淀密度。使用原子探针显微镜(原子力显微镜)研究了RTA后表面形貌的变化。发现在N2气氛下RTA处理过的硅片,表面微粗糙度略有增加。

300mm Si片加工及最新发展

65 nm及以下线宽对Si片表面的各方面性能要求越来越高,主要体现在两个方面,一个是加工工艺,另一个是加工设备。在加工方法上,65 nm线宽用300 mmSi片不同于90 nm,如运用多步单片精密磨削,不仅可以提高表面几何参数,还可以减小表面特别是亚表面的损伤层。而对于加工设备,要求更加精密,特别是单面精抛光,在保证去除量的同时还要使Si片表面各点的去除量保持均匀。对目前300 mmSi片的磨削、抛光及清洗的每一道工艺流程,特别是相对于65 nm技术的一些加工流程及方法的最新发展进行了详细的论述,指出了300 mmSi片加工工艺的发展趋势。