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1、培训目的的：1、 确定硅片片生产过过程整个个目标；2、 为工艺过过程确定定一典型型流程；3、 描述每个个工艺步步骤的目目的；4、 在硅片生生产过程程中，硅硅片性能能的三个个主要关关系的确确定。简介硅片的准准备过程程从硅单单晶棒开开始，到到清洁的的抛光片片结束，以以能够在在绝好的的环境中中使用。期期间，从从一单晶晶硅棒到到加工成成数片能能满足特特殊要求求的硅片片要经过过很多流流程和清清洗步骤骤。除了了有许多多工艺步步骤之外外，整个个过程几几乎都要要在无尘尘的环境境中进行行。硅片片的加工工从一相相对较脏脏的环境境开始，最最终在110级净净空房内内完成。工艺过程程综述硅片加工工过程包包括许多多步骤。
2、所所有的步步骤概括括为三个个主要种种类：能能修正物物理性能能如尺寸寸、形状状、平整整度、或或一些体体材料的的性能；能减少少不期望望的表面面损伤的的数量；或能消消除表面面沾污和和颗粒。硅硅片加工工的主要要的步骤骤如表11.1的的典型流流程所示示。工艺艺步骤的的顺序是是很重要要的，因因为这些些步骤的的决定能能使硅片片受到尽尽可能少少的损伤伤并且可可以减少少硅片的的沾污。在在以下的的章节中中，每一一步骤都都会得到到详细介介绍。表1.11 硅硅片加工工过程步步骤1. 切片2. 激光标识识3. 倒角4. 磨片5. 腐蚀6. 背损伤7. 边缘镜面面抛光8. 预热清洗洗9. 抵抗稳定定退火火10. 背封11
3、. 粘片12. 抛光13. 检查前清清洗14. 外观检查查15. 金属清洗洗16. 擦片17. 激光检查查18. 包装/货货运切片（cclasss 5500kk）硅片加工工的介绍绍中，从从单晶硅硅棒开始始的第一一个步骤骤就是切切片。这这一步骤骤的关键键是如何何在将单单晶硅棒棒加工成成硅片时时尽可能能地降低低损耗，也也就是要要求将单单晶棒尽尽可能多多地加工工成有用用的硅片片。为了了尽量得得到最好好的硅片片，硅片片要求有有最小量量的翘曲曲和最少少量的刀刀缝损耗耗。切片片过程定定义了平平整度可可以基本本上适合合器件的的制备。切片过程程中有两两种主要要方式内圆圆切割和和线切割割。这两两种形式式的切割割
4、方式被被应用的的原因是是它们能能将材料料损失减减少到最最小，对对硅片的的损伤也也最小，并并且允许许硅片的的翘曲也也是最小小。切片是一一个相对对较脏的的过程，可可以描述述为一个个研磨的的过程，这这一过程程会产生生大量的的颗粒和和大量的的很浅表表面损伤伤。硅片切割割完成后后，所粘粘的碳板板和用来来粘碳板板的粘结结剂必须须从硅片片上清除除。在这这清除和和清洗过过程中，很很重要的的一点就就是保持持硅片的的顺序，因因为这时时它们还还没有被被标识区区分。激光标识识(Cllasss 5000k)在晶棒被被切割成成一片片片硅片之之后，硅硅片会被被用激光光刻上标标识。一一台高功功率的激激光打印印机用来来在硅片片
5、表面刻刻上标识识。硅片片按从晶晶棒切割割下的相相同顺序序进行编编码，因因而能知知道硅片片的正确确位置。这这一编码码应是统统一的，用用来识别别硅片并并知道它它的来源源。编码码能表明明该硅片片从哪一一单晶棒棒的什么么位置切切割下来来的。保保持这样样的追溯溯是很重重要的，因因为单晶晶的整体体特性会会随着晶晶棒的一一头到另另一头而而变化。编编号需刻刻的足够够深，从从而到最最终硅片片抛光完完毕后仍仍能保持持。在硅硅片上刻刻下编码码后，即即使硅片片有遗漏漏，也能能追溯到到原来位位置，而而且如果果趋向明明了，那那么就可可以采取取正确的的措施。激激光标识识可以在在硅片的的正面也也可在背背面，尽尽管正面面通常会
6、会被用到到。倒角当切片完完成后，硅硅片有比比较尖利利的边缘缘，就需需要进行行倒角从从而形成成子弹式式的光滑滑的边缘缘。倒角角后的硅硅片边缘缘有低的的中心应应力，因因而使之之更牢固固。这个个硅片边边缘的强强化，能能使之在在以后的的硅片加加工过程程中，降降低硅片片的碎裂裂程度。图图1.11举例说说明了切切片、激激光标识识和倒角角的过程程。图1.11磨片（CClasss 5500kk）接下来的的步骤是是为了清清除切片片过程及及激光标标识时产产生的不不同损伤伤，这是是磨片过过程中要要完成的的。在磨磨片时，硅硅片被放放置在载载体上，并并围绕放放置在一一些磨盘盘上。硅硅片的两两侧都能能与磨盘盘接触，从从而
7、使硅硅片的两两侧能同同时研磨磨到。磨磨盘是铸铸铁制的的，边缘缘锯齿状状。上磨磨盘上有有一系列列的洞，可可让研磨磨砂分布布在硅片片上，并并随磨片片机运动动。磨片片可将切切片造成成的严重重损伤清清除，只只留下一一些均衡衡的浅显显的伤痕痕；磨片片的第二二个好处处是经磨磨片之后后，硅片片非常平平整，因因为磨盘盘是极其其平整的的。磨片过程程主要是是一个机机械过程程，磨盘盘压迫硅硅片表面面的研磨磨砂。研研磨砂是是由将氧氧化铝溶溶液延缓缓煅烧后后形成的的细小颗颗粒组成成的，它它能将硅硅的外层层研磨去去。被研研磨去的的外层深深度要比比切片造造成的损损伤深度度更深。腐蚀（CClasss 1100kk）磨片之后后
8、，硅片片表面还还有一定定量的均均衡损伤伤，要将将这些损损伤去除除，但尽尽可能低低的引起起附加的的损伤。比比较有特特色的就就是用化化学方法法。有两两种基本本腐蚀方方法：碱碱腐蚀和和酸腐蚀蚀。两种种方法都都被应用用于溶解解硅片表表面的损损伤部分分。背损伤（CClasss 1100kk）在硅片的的背面进进行机械械损伤是是为了形形成金属属吸杂中中心。当当硅片达达到一定定温度时时?，如FFe, Ni, Crr, ZZn等会会降低载载流子寿寿命的金金属原子子就会在在硅体内内运动。当当这些原原子在硅硅片背面面遇到损损伤点，它它们就会会被诱陷陷并本能能地从内内部移动动到损伤伤点。背背损伤的的引入典典型的是是通
9、过冲冲击或磨磨损。举举例来说说，冲击击方法用用喷砂法法，磨损损则用刷刷子在硅硅片表面面磨擦。其其他一些些损伤方方法还有有：淀积积一层多多晶硅和和产生一一化学生生长层。边缘抛光光硅片边缘缘抛光的的目的是是为了去去除在硅硅片边缘缘残留的的腐蚀坑坑。当硅硅片边缘缘变得光光滑，硅硅片边缘缘的应力力也会变变得均匀匀。应力力的均匀匀分布，使使硅片更更坚固。抛抛光后的的边缘能能将颗粒粒灰尘的的吸附降降到最低低。硅片片边缘的的抛光方方法类似似于硅片片表面的的抛光。硅硅片由一一真空吸吸头吸住住，以一一定角度度在一旋旋转桶内内旋转且且不妨碍碍桶的垂垂直旋转转。该桶桶有一抛抛光衬垫垫并有砂砂浆流过过，用一一化学/机
10、械抛抛光法将将硅片边边缘的腐腐蚀坑清清除。另另一种方方法是只只对硅片片边缘进进行酸腐腐蚀。图1.22举例说说明了上上述四个个步骤：图1.22预热清洗洗（Cllasss 1kk）在硅片进进入抵抗抗稳定前前，需要要清洁，将将有机物物及金属属沾污清清除，如如果有金金属残留留在硅片片表面，当当进入抵抵抗稳定定过程，温温度升高高时，会会进入硅硅体内。这这里的清清洗过程程是将硅硅片浸没没在能清清除有机机物和氧氧化物的的清洗液液（H22SO4+H2O2）中，许许多金属属会以氧氧化物形形式溶解解入化学学清洗液液中；然然后，用用氢氟酸酸（HFF）将硅硅片表面面的氧化化层溶解解以清除除污物。抵抗稳定定退火火（Cl
11、lasss 1kk）硅片在CCZ炉内内高浓度度的氧氛氛围里生生长。因因为绝大大部分的的氧是惰惰性的，然然而仍有有少数的的氧会形形成小基基团。这这些基团团会扮演演n-施施主的角角色，就就会使硅硅片的电电阻率测测试不正正确。要要防止这这一问题题的发生生，硅片片必须首首先加热热到6550左右。这这一高的的温度会会使氧形形成大的的基团而而不会影影响电阻阻率。然然后对硅硅片进行行急冷，以以阻碍小小的氧基基团的形形成。这这一过程程可以有有效的消消除氧作作为n-施主的的特性，并并使真正正的电阻阻率稳定定下来。背封（CClasss 110k）对于重掺掺的硅片片来说，会会经过一一个高温温阶段，在在硅片背背面淀积
12、积一层薄薄膜，能能阻止掺掺杂剂的的向外扩扩散。这这一层就就如同密密封剂一一样防止止掺杂剂剂的逃逸逸。通常常有三种种薄膜被被用来作作为背封封材料：二氧化化硅（SSiO22）、氮氮化硅（SSi3NN4）、多多晶硅。如如果氧化化物或氮氮化物用用来背封封，可以以严格地地认为是是一密封封剂，而而如果采采用多晶晶硅，除除了主要要作为密密封剂外外，还起起到了外外部吸杂杂作用。图1.33举例说说明了预预热清洗洗、抵抗抗稳定和和背封的的步骤。图1.33 预预热清洗洗、阻抗抗稳定和和背封示示意图粘片（CClasss 110k）在在硅片进进入抛光光之前，先先要进行行粘片。粘粘片必须须保证硅硅片能抛抛光平整整。有两两
13、种主要要的粘片片方式，即即蜡粘片片或模板板粘片。顾名思义义，蜡粘粘片用一一固体松松香蜡与与硅片粘粘合，并并提供一一个极其其平的参参考表面面？。这一一表面为为抛光提提供了一一个固体体参考平平面。粘粘的蜡能能防止当当硅片在在一侧面面的载体体下抛光光时硅片片的移动动。蜡粘粘片只对对单面抛抛光的硅硅片有用用。另一方法法就是模模板粘片片，有两两种不同同变异。一一种只适适用于单单面抛光光，用这这种方法法，硅片片被固定定在一圆圆的模板板上，再再放置在在软的衬衬垫上。这这一衬垫垫能提供供足够的的摩擦力力因而在在抛光时时，硅片片的边缘缘不会完完全支撑撑到侧面面载体，硅硅片就不不是硬接接触，而而是“漂浮”在物体体
14、上。当当正面进进行抛光光时，单单面的粘粘片保护护了硅片片的背面面。另一一种方法法适用于于双面的的抛光。用用这种方方法，放放置硅片片的模板板上下两两侧都是是敞开的的，通常常两面都都敞开的的模板称称为载体体。这种种方法可可以允许许在一台台机器上上进行抛抛光时，两两面能同同时进行行，操作作类似于于磨片机机。硅片片的两个个抛光衬衬垫放置置在相反反的方向向，这样样硅片被被推向一一个方向向的顶部部时和相相反方向向的底部部，产生生的应力力会相互互抵消。这这就有利利于防止止硅片被被推向坚坚硬的载载体而导导致硅片片边缘遭遭到损坏坏。？除了许许多加载载在硅片片边缘负负荷，当当硅片随随载体运运转时，边边缘不大大可能
15、会会被损坏坏。抛光（CClasss 1k）硅片抛光光的目的的是得到到一非常常光滑、平平整、无无任何损损伤的硅硅表面。抛抛光的过过程类似似于磨片片的过程程，只是是过程的的基础不不同。磨磨片时，硅硅片进行行的是机机械的研研磨；而而在抛光光时，是是一个化化学/机机械的过过程。这这个在操操作原理理上的不不同是造造成抛光光能比磨磨片得到到更光滑滑表面的的原因。抛光时，用用特制的的抛光衬衬垫和特特殊的抛抛光砂对对硅片进进行化学学/机械械抛光。硅硅片抛光光面是旋旋转的，在在一定压压力下，并并经覆盖盖在衬垫垫上的研研磨砂。抛抛光砂由由硅胶和和一特殊殊的高ppH值的的化学试试剂组成成。这种种高pHH的化学学试剂
16、能能氧化硅硅片表面面，又以以机械方方式用含含有硅胶胶的抛光光砂将氧氧化层从从表面磨磨去。硅片通常常要经多多步抛光光。第一一步是粗粗抛，用用较硬衬衬垫，抛抛光砂更更易与之之反应，而而且比后后面的抛抛光中用用到的砂砂中有更更多粗糙糙的硅胶胶颗粒。第第一步是是为了清清除腐蚀蚀斑和一一些机械械损伤。在在接下来来的抛光光中，用用软衬、含含较少化化学试剂剂和细的的硅胶颗颗粒的抛抛光砂。清清除剩余余损伤和和薄雾的的最终的的抛光称称为精抛抛。粘片和抛抛光过程程如图11.4所所示：图1.44 粘粘片和抛抛光示意意图检查前清清洗（cclasss 110）硅片抛光光后，表表面有大大量的沾沾污物，绝绝大部分分是来自自
17、于抛光光过程的的颗粒。抛抛光过程程是一个个化学/机械过过程，集集中了大大量的颗颗粒。为为了能对对硅片进进行检查查，需进进行清洗洗以除去去大部分分的颗粒粒。通过过这次清清洗，硅硅片的清清洁度仍仍不能满满足客户户的要求求，但能能对其进进行检查查了。通常的清清洗方法法是在抛抛光后用用RCAA SCC-1清清洗液。有有时用SSC-11清洗时时，同时时还用磁磁超声清清洗能更更为有效效。另一一方法是是先用HH2SOO4/HH2O22，再用用HF清清洗。相相比之下下，这种种方法更更能有效效清除金金属沾污污。检查经过抛光光、清洗洗之后，就就可以进进行检查查了。在在检查过过程中，电电阻率、翘翘曲度、总总厚度超超
18、差和平平整度等等都要测测试。所所有这些些测量参参数都要要用无接接触方法法测试，因因而抛光光面才不不会受到到损伤。在在这点上上，硅片片必须最最终满足足客户的的尺寸性性能要求求，否则则就会被被淘汰。金属物去去除清洗洗硅片检查查完后，就就要进行行最终的的清洗以以清除剩剩余在硅硅片表面面的所有有颗粒。主主要的沾沾污物是是检查前前清洗后后仍留在在硅片表表面的金金属离子子。这些些金属离离子来自自于各不不同的用用到金属属与硅片片接触的的加工过过程，如如切片、磨磨片。一一些金属属离子甚甚至来自自于前面面几个清清洗过程程中用到到的化学学试剂。因因此，最最终的清清洗主要要是为了了清除残残留在硅硅片表面面的金属属离
19、子。这这样做的的原因是是金属离离子能导导致少数数载流子子寿命，从从而会使使器件性性能降低低。SCC-1标标准清洗洗液对清清除金属属离子不不是很有有效。因因此，要要用不同同的清洗洗液，如如HCll，必须须用到。擦片在用HCCl清洗洗完硅片片后，可可能还会会在表面面吸附一一些颗粒粒。一些些制造商商选择PPVA制制的刷子子来清除除这些残残留颗粒粒。在擦擦洗过程程中，纯纯水或氨氨水（NNH4OH）应应流经硅硅片表面面以带走走沾附的的颗粒。用用PVAA擦片是是清除颗颗粒的有有效手段段。激光检查查硅片的最最终清洗洗完成后后，就需需要检查查表面颗颗粒和表表面缺陷陷。激光光检查仪仪能探测测到表面面的颗粒粒和缺
20、陷陷。因为为激光是是短波中中高强度度的波源源。激光光在硅片片表面反反射。如如果表面面没有任任何问题题，光打打到硅片片表面就就会以相相同角度度反射。然然而，如如果光打打到颗粒粒上或打打到粗糙糙的平面面上，光光就不会会以相同同角度反反射。反反射的光光会向各各个方向向传播并并能在不不同角度度被探测测到。包装/货货运尽管如此此，可能能还没有有考虑的的非常周周到，硅硅片的包包装是非非常重要要的。包包装的目目的是为为硅片提提供一个个无尘的的环境，并并使硅片片在运输输时不受受到任何何损伤；包装还还可以防防止硅片片受潮。如如果一片片好的硅硅片被放放置在一一容器内内，并让让它受到到污染，它它的污染染程度会会与在
21、硅硅片加工工过程中中的任何何阶段一一样严重重，甚至至认为这这是更严严重的问问题，因因为在硅硅片生产产过程中中，随着着每一步步骤的完完成，硅硅片的价价值也在在不断上上升。理理想的包包装是既既能提供供清洁的的环境，又又能控制制保存和和运输时时的小环环境的整整洁。典典型的运运输用的的容器是是用聚丙丙烯、聚聚乙烯或或一些其其他塑料料材料制制成。这这些塑料料应不会会释放任任何气体体并且是是无尘的的，如此此硅片表表面才不不会被污污染。最最后六个个步骤如如图1.5所示示。图1.55 检检查前清清洗、外外观检查查、金属属离子去去除清洗洗、擦片片、激光光检查和和包装/货运示示意图硅片制备备阶段的的问题在硅片的的
22、制造过过程中，涉涉及到许许多参数数。而且且这些参参数中有有许多会会因最终终硅片目目标不同同而发生生变化。对对硅片来来说，有有一些参参数始终终是很重重要的，如如平整度度、缺陷陷、沾污污等。在在下面的的章节中中将详细细讨论。当硅片被被不正确确运行的的刀片所所切割时时，就会会造成弯弯曲的刀刀口。这这些刀口口都不会会相同，这这就使硅硅片有不不同种类类的平面面缺陷。能能以最好好的方式式使硅片片得到平平整的表表面是很很重要的的，因此此应以尽尽可能平平的面去去切割硅硅片。有不同的的测量方方法来测测试硅片片的平整整度。一一些测量量方法给给出了圆圆形的或或者说是是整个硅硅片的平平整度而而另一些些方法只只显示出出
23、局部的的硅片平平整度。整整个的平平整度对对于设计计样品时时是很重重要的，？从另一方面说，局部的平整度对于？设计是很重要的，？一些整体平整度测试的术语是弯曲度（bow）、翘曲度（warp）、总厚度超差（TTV）、总指示读数（TIR）和焦平面背离（FPD）。局部平整度测试的术语也与其一致。Bow硅片弯曲曲度是测测量硅片片弯曲程程度，它它是与硅硅片中心心从一通通过靠近近硅片边边缘的三三个基点点建立的的平面的的背离程程度。弯弯曲度测测试是一一种较老老的测试试手段，不不经常使使用。因因为弯曲曲度测试试只能测测试与中中心的背背离，其其他方法法也就相相应产生生了。实实际上，硅硅片的背背离会发发生在硅硅片的任
24、任一位置置，而且且能产生生很多问问题。在在最近的的时间里里，S型型弯曲或或翘曲的的测试被被真正采采用。这这种变形形有比弯弯曲更复复杂的形形状。Warpp硅片形状状变形的的另一测测试方法法是翘曲曲度的测测试。翘翘曲度是是测量硅硅片确定定的几个个参考面面的中心心线位置置的最高高点与最最低点之之最大差差值。硅硅片的翘翘曲度起起决于使使用的一一对无接接触扫描描探针。硅硅片被放放置在三三个形成成参考平平面的支支点上，这这对探针针中一支支可以在在硅片一一侧的任任意位置置，而另另一支则则在另一一侧的相相应位置置。探针针按设定定的程序序，沿硅硅片表面面移动，测测量到硅硅片表面面指定点点的距离离。一旦旦所有的的
25、距离都都已测得得，翘曲曲的程度度也就知知道了。测测定翘曲曲度，第第一步就就是找到到顶部探探针与顶顶部硅片片表面的的距离（aa）和相相应底部部探针与与底部硅硅片表面面的距离离（b）。换换句话说说，就得得到了bb-a的的所有测测量点。有有了这些些数据，将将b-aa的最大大值减去去b-aa的最小小值，再再除以22就是WWarpp值（如如图1.6所示示）。图1.66 翘翘曲度（WWarpp）和总总厚度偏偏差（TTTV）测测量示意意图硅片的翘翘曲度与与半导体体制造有有关，因因为一片片翘曲的的硅片在在光刻过过程中可可能会引引起麻烦烦；还可可能在一一些加工工过程中中粘片时时也有问问题。小小量的翘翘曲在一一些
26、加工工过程中中可以通通过真空空吸盘或或夹具得得到补偿偿。TTV一种检测测硅片厚厚度一致致性的方方法，叫叫总厚度度超差（TTTV），就就是指硅硅片厚度度的最大大值与最最小值之之差。测测量TTTV可在在测量WWarpp时同时时进行。WWarpp中类似似的探针针和数据据处理方方法可以以为TTTV所采采用。实实际上，不不同的仅仅仅是计计算公式式。在计计算TTTV时，第第一步是是将顶部部探针与与顶部硅硅片表面面的距离离（a）和和相应底底部探针针与底部部硅片表表面的距距离（bb）相加加，这里里，我们们要的是是相加（aa+b），TTTV就就是将aa+b的的最大值值减去aa+b的的最小值值。TIR总指示读读数
27、是一一种只与与硅片的的正面有有关的参参数。测测量方法法是将与与真空吸吸盘平行行吸住的的一面作作为参考考平面，TTIR就就是正面面最高处处与最凹凹处的差差值。（见见图1.7）图1.77 总总指示读读数（TTIR）和和焦平面面偏离（FFPD）测测量示意意图FPD焦平面偏偏离（FFPD）是是指硅片片上距焦焦平面最最高处和和最深处处到焦平平面的距距离中远远的一个个。有时时这个平平面是参参考硅片片背面或或是一个个假想的的平面。这这一测量量值表明明了？迄今为止止，所讨讨论的所所有平整整度测试试方法都都是指整整体测试试。换句句话说，所所有的测测试方法法都是体体现硅片片整体的的表面情情况。这这些方法法中的大大
28、部分也也可以测测试局部部状况。差差别仅在在于测试试时所覆覆盖的区区域是整整体还是是局部。通通常，区区域的选选择尺寸寸同典型型的电路路芯片相相同。举举个例子子，局部部测试的的硅片平平整度称称为局部部厚度超超差（LLTV），LLTV几几乎与TTTV相相同，区区别仅在在于前者者只对应应硅片的的小区域域范围。污染硅片表面面的污染染是一个个主要关关注的问问题。硅硅片生产产过程从从相对较较脏的切切片开始始到最终终进入一一净空房房结束，硅硅片要暴暴露在大大量的不不同化学学品和溶溶液中，而而且硅片片还要被被放入许许多不同同的机器器进行机机械加工工，所有有这些接接触都会会导致颗颗粒沾污污。另两两个主要要的污染染
29、是金属属和有机机物。金金属因硅硅片经过过许多机机器加工工，金属属与硅片片表面直直接接触触而被留留在硅片片表面；有机物物则可能能来自于于任何物物体上的的油脂或或油。在在硅片最最终被发发往客户户前，所所有的污污染都必必须被清清除。安全同其他制制造环境境一样，在在设备的的每一位位置，都都有其特特殊的安安全要求求。在半半导体制制造的硅硅片生产产阶段，许许多安全全问题非非常类似似于在一一装备完完好设备备商店，有有高速度度的刀片片和所有有手工滚滚磨设备备。硅片片生产中中的许多多过程是是机械导导向的，因因此，这这些有操操作危险险的过程程必须有有一定的的安全程程序。除了这些些显而易易见的机机械危险险外，还还有
30、化学学方面的的危险。硅硅片的生生产要用用到许多多危险的的化学药药品，如如在敞开开式的硅硅片清洗洗中用到到的HFF和KOOH。这这些化学学品的使使用象水水一样频频繁，而而且容易易被灌输输一种错错误的安安全观念念。因此此，当在在进行与与这些化化学品相相关的工工作时，必必须确定定出所有有正确的的安全方方针。其它还有有涉及到到各种不不同辐射射的安全全问题。在在切片区区域，有有X-rray源源；激光光扫描区区域，有有激光的的辐射可可能会引引起潜在在的火灾灾，甚至至使人失失明。在在这些区区域，都都应穿着着适当的的防护服服，并应应谨慎操操作以防防发生安安全问题题。术语表弯曲度（bbow）硅片弯曲曲度是指指硅
31、片中中心与一一通过靠靠近硅片片边缘的的三个基基点建立立的平面面的背离离程度。弯弯曲度是是对整个个硅片而而言。10级（cclasss100）通常指环环境的清清洁度时时，100级是指指每立方方英尺空空气中00.5m大小小的颗粒粒不超过过10个个，而且且更大的的颗粒数数更少。这这是一个个非常洁洁净的环环境。硅胶硅胶是一一种悬浮浮的硅土土颗粒，细细小到无无法分辨辨出各个个颗粒，也也无法从从悬浮液液中分离离出来。微切伤微切伤是是由刀片片的颤动动而引起起的，它它是刀片片在行进进过程中中细微的的背离，而而在硅片片上沿着着切口留留下的细细小的脊脊状损伤伤。外吸杂外吸杂是是一种适适用在硅硅片背面面的吸杂杂方法。
32、焦平面背背离（FFPD）焦平面背背离的测测试能说说明离硅硅片正面面上任何何点的焦焦平面的的最远距距离。FFPD能能衡量整整个硅片片正表面面。吸杂吸杂是一一种诱使使金属杂杂质远离离硅片正正面的方方法。通通常通过过在晶体体结构中中造成高高应力区区域来实实现。有有两种不不同的吸吸杂方法法：外吸吸杂和内内吸杂。雾化雾化是硅硅片出现现雾气的的一个条条件。可可能由硅硅片的任任何的沾沾污或损损伤而引引起。平均载流流子寿命命？平均载流流子寿命命是指在在硅体内内多数载载流子的的平均复复合时间间。PiraanhaaPiraanhaa是一种种清洗液液，由硫硫酸（HH2SO4）和双双氧水（HH2O2）组成成。之所所以
33、起这这个名字字是因为为当上述述两种化化学品混混合时，溶溶液温度度会达到到1200左右并并剧烈沸沸腾。总指示读读数（TTIR）总指示读读数是硅硅片的正正面上距距设定参参考面最最高处与与最凹处处的距离离。TIIR能表表明整个个硅片正正面的情情况。总厚度超超差（TTTV）总厚度超超差（TTTV）是是指硅片片最厚处处与最薄薄处的差差值。TTTV也也是对整整个硅片片的测试试。翘曲度（wwarpp）翘曲度（wwarpp）是指指离硅片片中心线线最高和和最低的的差值，是是整个硅硅片的测测试。习题1、 硅片生产产的主要要目的是是为了生生产-（ ）a. 无损伤硅硅片b. 清洁、平平整、无无损伤的的硅片c. ？d.
34、 有粗糙纹纹理的硅硅片2、 一个典型型的工艺艺流程是是-（ ）a. 切片、磨磨片、抛抛光、检检查b. 切片、抛抛光、磨磨片、检检查c. 磨片、切切片、抛抛光、检检查d. 抛光、切切片、磨磨片、检检查3、 磨片的目目的是-（ ）a. 提供一个个高度抛抛光表面面b. 探测硅片片表面的的缺陷或或沾污c. 硅片抵抗抗的稳定定d. 清除切片片过程造造成的深深度损伤伤4、 抛光过程程是一个个-（ ）a. 一个化学学/机械械过程b. 一个严格格的化学学过程c. 一个严格格的机械械过程d. 其它类型型的过程程5、 退火（抵抵抗稳定定）过程程为消除除_的抵抗抗影响-（ ）a. piraanhaa清洗液液（H22
35、SO44+H22O2）b. siloox？c. 金属d. 氧6、 哪一种平平整度测测试能说说明硅片片厚度的的一致性性-（ ）a. TTV（总总厚度超超差）b. TIR（总总指示读读数）c. 翘曲度d. FPD（焦焦平面背背离）切片目的1、 当将晶棒棒加工成成硅片时时，能确确定切片片加工的的特性；2、 描述切片片时所用用的碳板板的作用用；3、 知道内圆圆切片和和线切割割机的优优点和缺缺点；4、 硅片进行行标识的的目的；5、 硅片边缘缘？的原因因；6、 描述硅片片边缘？的典型型方法。简介本章主要要讨论多多种切片片工艺和和它们的的特征，对对硅片的的激光扫扫描，及及硅片的的边缘的的conntouur。
36、切片综述述当单晶硅硅棒送至至硅片生生产区域域时，已已经准备备好进行行切割了了。晶棒棒已经过过了头尾尾切除、滚滚磨、参参考面磨磨制的过过程，直直接粘上上碳板，再再与切块块粘接就就能进行行切片加加工了。为了能切切割下单单个的硅硅片，晶晶棒必须须以某种种方式进进行切割割。在进进行内圆圆切片的的工场内内，切片片可能会会引用许许多标准准。切片片过程有有一些要要求：能能按晶体体的一特特定的方方向进行行切割；切割面面尽可能能平整；引入硅硅片的损损伤尽可可能的少少；材料料的损失失尽量少少。为了了满足切切片的这这些要求求，一些些特殊的的切片方方法产生生了。在在下面章章节中将将讨论几几种切片片的特殊殊方法和和相关
37、的的工艺。碳板当硅片从从晶棒上上切割下下来时，需需要有某某样东西西能防止止硅片松松散地掉掉落下来来。有代代表性的的是用碳碳板与晶晶棒通过过环氧粘粘合在一一起从而而使硅片片从晶棒棒上切割割下来后后，仍粘粘在碳板板上。许许多情况况下，碳碳板经修修正、打打滑、磨磨平后，在在材料准准备区域域进行粘粘接。碳板不是是粘接板板的唯一一选择，任任何种类类的粘接接板和环环氧结合合剂都必必须有以以下几个个特性：能支持持硅片，防防止其在在切片过过程中掉掉落并能能容易地地从粘板板和环氧氧上剥离离；还能能保护硅硅片不受受污染。其其它粘板板材料还还有陶瓷瓷和环氧氧。图2.11说明了了碳板与与晶棒的的粘接。图2.11 粘粘
38、棒示意意图石墨是一一种用来来支撑硅硅片的坚坚硬材料料，它被被做成与与晶棒粘粘接部位位一致的的形状。大大多数情情况下，碳碳板应严严格地沿沿着晶棒棒的参考考面粘接接，这样样碳板就就能加工工成矩形形长条。当当然，碳碳板也可可以和晶晶棒的其其它部位位粘接，但但同样应应与该部部位形状状一致。碳碳板的形形状很重重要，因因为它要要求能在在碳板和和晶棒间间使用尽尽可能少少的环氧氧和尽量量短的距距离。这这个距离离要求尽尽量短，因因为环氧氧是一种种相当软软的材料料而碳板板和晶棒棒是很硬硬的材料料。当刀刀片从硬硬的材料料切到软软的材料料再到硬硬的材料料，可能能会引起起硅片碎碎裂。碳板不仅仅在切片片时为硅硅片提供供支
39、持，而而且也在在刀片切切完硅片片后行经经提供了了材料，保保护了刀刀片。这里有一一些选择择环氧类类型参考考：强度度、移动动性和污污染程度度。粘接接碳板与与晶棒的的环氧应应有足够够强的粘粘度，才才能支持持硅片直直到整根根晶棒切切割完成成。要找找到这样样的环氧氧并非难难事，但但还要考考虑到污污染程度度，因此此，它必必须能很很容易地地从硅片片上移走走，只有有最小量量的污染染。一般般地，环环氧能很很容易在在热的乙乙酸溶液液中溶解解，或用用其他的的方法解解决。所所有这些些方法，都都应对硅硅片造成成尽可能能低的污污染。刀片当从晶棒棒上切割割下硅片片时，期期望切面面平整、损损伤小、沿沿特定方方向切割割并且损损
40、失的材材料尽量量小。任任何的不不能满足足这些最最低标准准的切割割方法都都不能被被采用。有有一个速速度快、安安全可靠靠、经济济的切割割方法是是很值得得的。当进行切切片时，刀刀片所切切下处或或边缘处处的材料料都会损损失，因因此，更更希望是是一种低低损失量量的切片片方法。这这种损失失量称为为刀片损损失。刀刀片损失失是指材材料损失失的总量量，因为为这个损损失是由由于刀片片在开槽槽时的移移动而造造成的。如如果在切切片过程程中损失失更少的的量，那那就意味味着从同同根晶棒棒上能切切下更多多的硅片片，也就就是降低低了每一一硅片的的成本。在半导体体企业，通通常只有有几种切切割方法法被采用用。两种种通常被被应用的
41、的方法是是环型切切割和线线切割。环环型切割割通常是是指内圆圆切割，是是将晶棒棒切割为为硅片的的最广泛泛采用的的方法。内圆切割割内圆切割割正如它它的名字字一样，切切割的位位置在刀刀片的表表面。刀刀片是由由不锈钢钢制成的的大而薄薄的圆环环。刀片片的内侧侧边缘镀镀有带钻钻石颗粒粒的镍层层。这一一钻石-镍的镀镀层提供供了用来来切割晶晶棒的表表面，（见见图2.2）。对对于1550mmm的硅片片，每刀刀用时33分钟。图2.22内圆刀片片的构成成和厚度度对一典型型的内圆圆刀片，其其中心部部位由约约0.0005英英寸的不不锈钢制制成，镍镍-钻石石涂层是是不锈钢钢刀片边边缘两侧侧约0.0033英寸。内内圆刀片片
42、的内侧侧边缘总总厚度约约为0.01225英寸寸。这样样，材料料损失厚厚度略大大于刀片片的最厚厚度，大大概在00.0113英寸寸左右。镍-钻石石涂层的的厚度是是内圆刀刀片的一一个重要要参数。很很明显，这这一厚度度越小，刀刀片损失失也就越越少。但但是，如如果涂层层太薄的的话，刀刀片切下下的路径径太窄，刀刀片可能能会有更更大潜在在可能冲冲击边缘缘，如果果刀片发发生任何何偏差而而撞击到到边缘，硅硅片就会会受到损损伤，在在接下来来的步骤骤中就需需要去除除更多的的材料。因因此，有有一个最最适宜的的镍-钻钻石涂层层能得到到最低的的材料损损失。不管金属属的污染染，不锈锈钢因为为它的特特性而被被作为内内圆刀片片
43、普遍采采用的核核心材料料。不锈锈钢有高高的延展展性能允允许刀片片有很大大的张力力，这种种强的张张力能使使刀片绷绷的很紧紧很直，从从而在切切割时能能保持刀刀片平直直。钢的的另一个个有利之之处就是是它很耐耐用。这这种经久久的耐用用性，能能额外使使用同一一刀片而而不需更更换，从从而使硅硅片的生生产成本本降低。这这是很重重要的因因为更换换一把刀刀片需耗耗时1.5小时时左右。记住在切切片时使使用了不不锈钢也也很重要要，因为为硅片会会带有大大量的金金属离子子。在硅硅片进行行高温热热处理之之前，必必须将金金属从表表面清除除。否则则，任何何高温的的过程都都会使金金属离子子扩散进进硅片而而不易清清除了。内圆刀片
44、片用内圆刀刀片来切切割晶棒棒的原因因是它有有低的刀刀片损失失，内圆圆刀片在在开始塑塑性变形形后，被被张紧在在鼓上。？这已超出了不锈钢的伸展点，为了能充分说明这个条件，要先介绍几个术语。压力是描述单位能承受的重量；张力是指改变后的长度与原始长度之比。通常用压力-张力曲线来表示材料特性。如图2.3所示，可以得到材料的伸展点和最终延展强度。伸展点是指材料在这一点上停止了按施加在其身上力比例伸展。从所画的图上可以看出，压力-张力曲线最终成了线性关系。当压力超过一定数值时，材料就开始快速伸展而增加的压力很小。材料没有完全失效所能承受的最大压力称为最终延展强度。在压力-张力曲线上，它处在最高点，这点以后，
45、如果材料再承受任何一点压力都会导致材料断裂。图2.33图2.33为内圆圆刀片张张紧时的的典型压压力-张张力曲线线。当刀刀片伸展展至塑变变区域后后，就变变得很刚刚直了。这这就使不不锈钢刀刀片有一一中心厚厚度约00.0006英寸寸左右，要要达到同同样的程程度，外外圆刀片片的厚度度是它的的十倍多多。厚度度为0.01225英寸寸的内圆圆刀片，每每切一刀刀，就损损失一片片硅片的的50%厚度。如如果刀片片有其十十倍厚，那那么每切切一刀，硅硅片的5500%厚度都都损失了了。这就就导致硅硅片的数数量减少少为原来来的1/4（见见图2.4）。硅硅片数量量的减少少直接导导致其成成本的显显著上升升。图2.44内圆刀片
46、片的切片片运动类类似于一一种研磨磨形式。研研磨剂（钻钻石）混混合在镍镍金属内内，钻石石是非常常硬的物物质，能能刮去任任何其它它物质的的表面，还还有两种种相近硬硬度的材材料见莫莫氏硬度度等级。莫氏硬度度等级莫氏等级级是在118000年代晚晚期，由由Friiedrrichh Moohs发发展起来来的。他他的等级级图是根根据一种种材料切切割其它它材料而而得出的的。在这这等级图图上，任任何硬度度高的材材料都能能切割硬硬度比它它低的材材料。这这一等级级图范围围从扑面面粉最软的的材料之之一，到到钻石最硬的的材料都都包括在在内了。图图2.55列出了了十种元元素/化化合物按按硬度顺顺序排列列的莫氏氏原始等等级
47、图。硅硅与石英英有相近近的硬度度。从图图上可看看出，钻钻石能切切割硅。图2.55当钻石涂涂覆在内内圆刀片片上切割割晶棒时时，它是是在研磨磨硅材料料。含钻钻石的研研磨层在在硅体内内不断地地研磨，造造成硅的的微观断断裂而产产生细微微碎片。当当刀片通通过材料料时，一一些碎片片也被带带出来了了。这个个不断摩摩擦的过过程，产产生热和和许多颗颗粒。一一种润滑滑/冷却却溶液，通通常如水水或水容容性润滑滑剂，用用来清除除相切位位置的颗颗粒。这这种液体体能控制制硅沫并并使温度度下降。内圆切片片尺寸切割硅片片需要的的内圆刀刀片尺寸寸是很大大的，如如对于2200mmm硅片片，刀片片的外圆圆直径约约在322英寸左左右。这这么大的的尺寸是是为了使使内径足足够大，从从而能将将粘有碳碳板的晶晶棒都能能通过。另另外，刀刀片本