半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点

{生产工艺流程}半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点硅片生产工艺流程及注意要点简介始，最终在10级净空房内完成。工艺过程综述颗粒。硅片加工的主要的步骤如表1.1这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。表1.1硅片加工过程步骤1.切片2.激光标识3.倒角4.磨片5.腐蚀6.背损伤7.边缘镜面抛光8.预热清洗9.抵抗稳定——退火10.背封11.粘片12.抛光13.检查前清洗14.外观检查15.金属清洗16.擦片17.激光检查18.包装/货运切片（class500k）平整度可以基本上适合器件的制备。切片过程中有两种主要方式——它们能将材料损失减少到最小，对硅片的损伤也最小，并且允许硅片的翘曲也是最小。量的很浅表面损伤。程中，很重要的一点就是保持硅片的顺序，因为这时它们还没有被标识区分。激光标识(Class500k)确的措施。激光标识可以在硅片的正面也可在背面，尽管正面通常会被用到。倒角硅片加工过程中，降低硅片的碎裂程度。图1.1举例说明了切片、激光标识和倒角的过程。图1.1磨片（Class500k）在磨片时，硅片被放置在载体上，并围绕放置在一些磨盘上。硅片的两侧都能与磨盘接触，

从而使硅片的两侧能同时研磨到。磨盘是铸铁制的，边缘锯齿状。上磨盘上有一系列的洞，整的。的损伤深度更深。腐蚀（Class100k）被应用于溶解硅片表面的损伤部分。背损伤（Class100k）在硅片的背面进行机械损伤是为了形成金属吸杂中心。当硅片达到一定温度时?，如Fe,Ni,Cr,Zn等会降低载流子寿命的金属原子就会在硅体内运动。当这些原子在硅片背面遇还有：淀积一层多晶硅和产生一化学生长层。边缘抛光度在一旋转桶内旋转且不妨碍桶的垂直旋转。该桶有一抛光衬垫并有砂浆流过，用一化学/机械抛光法将硅片边缘的腐蚀坑清除。另一种方法是只对硅片边缘进行酸腐蚀。图1.2举例说明了上述四个步骤：图1.2预热清洗（Class1k）有机物和氧化物的清洗液（H2SO4+H2O2然后，用氢氟酸（HF）将硅片表面的氧化层溶解以清除污物。抵抗稳定——退火（Class1k）硅片在CZ炉内高浓度的氧氛围里生长。因为绝大部分的氧是惰性的，然而仍有少数的氧会n-问题的发生，硅片必须首先加热到650℃左右。这一高的温度会使氧形成大的基团而不会影为n-施主的特性，并使真正的电阻率稳定下来。背封（Class10k）二氧化硅（SiO2Si3N4认为是一密封剂，而如果采用多晶硅，除了主要作为密封剂外，还起到了外部吸杂作用。图1.3举例说明了预热清洗、抵抗稳定和背封的步骤。图1.3预热清洗、阻抗稳定和背封示意图粘片（Class10k两种主要的粘片方式，即蜡粘片或模板粘片。蜡粘片只对单面抛光的硅片有用。片的边缘不会完全支撑到侧面载体，硅片就不是硬接触，而是“漂浮在物体上。当正面进这就有利于防止硅片被推向坚硬的载体而导致硅片边缘遭到损坏。？除了许多加载在硅片边缘负荷，当硅片随载体运转时，边缘不大可能会被损坏。抛光（Class≤1k）/机械的过程。这个在操作原理上的不同是造成抛光能比磨片得到更光滑表面的原因。抛光时，用特制的抛光衬垫和特殊的抛光砂对硅片进行化学/机械抛光。硅片抛光面是旋转的，在一定压力下，并经覆盖在衬垫上的研磨砂。抛光砂由硅胶和一特殊的高pH值的化学试剂组成。这种高pH的化学试剂能氧化硅片表面，又以机械方式用含有硅胶的抛光砂将氧化层从表面磨去。最终的抛光称为精抛。粘片和抛光过程如图1.4所示：图1.4粘片和抛光示意图检查前清洗（class10）学/机械过程，集中了大量的颗粒。为了能对硅片进行检查，需进行清洗以除去大部分的颗粒。通过这次清洗，硅片的清洁度仍不能满足客户的要求，但能对其进行检查了。通常的清洗方法是在抛光后用RCASC-1清洗液。有时用SC-1清洗时，同时还用磁超声清洗能更为有效。另一方法是先用H2SO4/H2O2，再用HF清洗。相比之下，这种方法更能有效清除金属沾污。检查在这点上，硅片必须最终满足客户的尺寸性能要求，否则就会被淘汰。金属物去除清洗SC-1标准清洗液对清除金属离子不是很有效。因此，要用不同的清洗液，如HCl，必须用到。擦片在用HClPVA制的刷子来清除这些残留颗粒。在擦洗过程中，纯水或氨水（NH4OH）应流经硅片表面以带走沾附的颗粒。用PVA擦片是清除颗粒的有效手段。激光检查和缺陷。因为激光是短波中高强度的波源。激光在硅片表面反射。如果表面没有任何问题，不会以相同角度反射。反射的光会向各个方向传播并能在不同角度被探测到。包装/货运塑料应不会释放任何气体并且是无尘的，如此硅片表面才不会被污染。最后六个步骤如图1.5所示。图1.5检查前清洗、外观检查、金属离子去除清洗、擦片、激光检查和包装/货运示意图硅片制备阶段的问题节中将详细讨论。尽可能平的面去切割硅片。整度而另一些方法只显示出局部的硅片平整度。整个的平整度对于设计样品时是很重要是弯曲度（bowwarpTTVTIR）和焦平面背离（FPDBow而且能产生很多问题。在最近的时间里，S型弯曲或翘曲的测试被真正采用。这种变形有比弯曲更复杂的形状。Warp顶部探针与顶部硅片表面的距离（a）和相应底部探针与底部硅片表面的距离（bb-ab-a的最大值减去b-a以2就是Warp值（如图1.6图1.6翘曲度（Warp）和总厚度偏差（TTV）测量示意图具得到补偿。TTVTTV之差。测量TTV可在测量Warp时同时进行。Warp中类似的探针和数据处理方法可以为TTVTTV时，第一步是将顶部探针与顶部硅片表面的距离（ab（a+bTTV就是将a+b的最大值减去a+b的最小值。TIR为参考平面，TIR1.7）图1.7总指示读数（TIR）和焦平面偏离（FPD）测量示意图FPD焦平面偏离（FPD）是指硅片上距焦平面最高处和最深处到焦平面的距离中远的一个。有时这个平面是参考硅片背面或是一个假想的平面。这一测量值表明了？部测试的硅片平整度称为局部厚度超差（LTVLTV几乎与TTV相同，区别仅在于前者只对应硅片的小区域范围。污染自于任何物体上的油脂或油。在硅片最终被发往客户前，所有的污染都必须被清除。安全全程序。HF和KOH有正确的安全方针。其它还有涉及到各种不同辐射的安全问题。在切片区域，有X-ray应谨慎操作以防发生安全问题。术语表弯曲度（bow）是对整个硅片而言。10级（class10）通常指环境的清洁度时，10级是指每立方英尺空气中0.5μm大小的颗粒不超过10更大的颗粒数更少。这是一个非常洁净的环境。硅胶硅胶是一种悬浮的硅土颗粒，细小到无法分辨出各个颗粒，也无法从悬浮液中分离出来。微切伤留下的细小的脊状损伤。外吸杂外吸杂是一种适用在硅片背面的吸杂方法。焦平面背离（FPD）焦平面背离的测试能说明离硅片正面上任何点的焦平面的最远距离。FPD能衡量整个硅片正表面。吸杂现。有两种不同的吸杂方法：外吸杂和内吸杂。雾化雾化是硅片出现雾气的一个条件。可能由硅片的任何的沾污或损伤而引起。平均载流子寿命？平均载流子寿命是指在硅体内多数载流子的平均复合时间。PiranhaPiranha是一种清洗液，由硫酸（H2SO4）和双氧水（H2O2）组成。之所以起这个名字是因为当上述两种化学品混合时，溶液温度会达到120℃左右并剧烈沸腾。总指示读数（TIR）总指示读数是硅片的正面上距设定参考面最高处与最凹处的距离。TIR能表明整个硅片正面的情况。总厚度超差（TTV）总厚度超差（TTV）是指硅片最厚处与最薄处的差值。TTV也是对整个硅片的测试。翘曲度（warp）翘曲度（warp）是指离硅片中心线最高和最低的差值，是整个硅片的测试。习题1、硅片生产的主要目的是为了生产---（）a.无损伤硅片b.清洁、平整、无损伤的硅片

c.？d.有粗糙纹理的硅片2、一个典型的工艺流程是---（）a.切片、磨片、抛光、检查b.切片、抛光、磨片、检查c.磨片、切片、抛光、检查d.抛光、切片、磨片、检查3、磨片的目的是---（）a.提供一个高度抛光表面b.探测硅片表面的缺陷或沾污c.硅片抵抗的稳定d.清除切片过程造成的深度损伤4、抛光过程是一个---（）a.一个化学/机械过程b.一个严格的化学过程c.一个严格的机械过程d.其它类型的过程5、退火（抵抗稳定）过程为消除______的抵抗影响---（）a.piranha清洗液（H2SO4+H2O2）b.silox？c.金属d.氧6、哪一种平整度测试能说明硅片厚度的一致性---（）

a.TTV（总厚度超差）b.TIR（总指示读数）c.翘曲度d.FPD（焦平面背离）切片目的1、当将晶棒加工成硅片时，能确定切片加工的特性；2、描述切片时所用的碳板的作用；3、知道内圆切片和线切割机的优点和缺点；4、硅片进行标识的目的；5、硅片边缘？的原因；6、描述硅片边缘？的典型方法。简介本章主要讨论多种切片工艺和它们的特征，对硅片的激光扫描，及硅片的边缘的contour。切片综述当单晶硅棒送至硅片生产区域时，已经准备好进行切割了。晶棒已经过了头尾切除、滚磨、参考面磨制的过程，直接粘上碳板，再与切块粘接就能进行切片加工了。些特殊的切片方法产生了。在下面章节中将讨论几种切片的特殊方法和相关的工艺。碳板下，碳板经修正、打滑、磨平后，在材料准备区域进行粘接。其它粘板材料还有陶瓷和环氧。图2.1说明了碳板与晶棒的粘接。图2.1粘棒示意图能会引起硅片碎裂。能低的污染。刀片切割方法是很值得的。切下更多的硅片，也就是降低了每一硅片的成本。环型切割通常是指内圆切割，是将晶棒切割为硅片的最广泛采用的方法。内圆切割环。刀片的内侧边缘镀有带钻石颗粒的镍层。这一钻石-镍的镀层提供了用来切割晶棒的表2.2150mm的硅片，每刀用时3分钟。图2.2内圆刀片的构成和厚度对一典型的内圆刀片，其中心部位由约0.005英寸的不锈钢制成，镍-钻石涂层是不锈钢刀

片边缘两侧约0.003英寸。内圆刀片的内侧边缘总厚度约为0.0125英寸。这样，材料损失

厚度略大于刀片的最厚度，大概在0.013英寸左右。镍-钻石涂层的厚度是内圆刀片的一个重要参数。很明显，这一厚度越小，刀片损失也就越

多的材料。因此，有一个最适宜的镍-钻石涂层能得到最低的材料损失。1.5小

时左右。易清除了。内圆刀片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，如果材料再承受任何一点压力都会导致材料断裂。图2.3图2.3为内圆刀片张紧时的典型压力-张力曲线。当刀片伸展至塑变区域后，就变得很刚直了。这就使不锈钢刀片有一中心厚度约0.006度是它的十倍多。厚度为0.0125英寸的内圆刀片，每切一刀，就损失一片硅片的50%厚度。500%为原来的1/4（见图2.4图2.4的物质，能刮去任何其它物质的表面，还有两种相近硬度的材料见莫氏硬度等级。莫氏硬度等级莫氏等级是在1800年代晚期，由FriedrichMohs发展起来的。他的等级图是根据一种材料一等级图范围从扑面粉——2.5列出了十种元素/化合物按硬度顺序排列的莫氏原始等级图。硅与石英有相近的硬度。从图上可看出，钻石能切割硅。图2.5个不断摩擦的过程，产生热和许多颗粒。一种润滑/冷却溶液，通常如水或水容性润滑剂，

用来清除相切位置的颗粒。这种液体能控制硅沫并使温度下降。内圆切片尺寸切割硅片需要的内圆刀片尺寸是很大的，如对于200mm硅片，刀片的外圆直径约在32英寸因为有了大的洞，刀片才能变得更硬。产生缺陷。随着晶棒直径的增大，内圆切片变得越来越不实用。切片损伤25-30μm这样的损伤，这就意味着在接下来的过程中必须清除掉这些损伤，硅片才会有用。如果刀片有任何振动，损伤层就会更深，有时候甚至是平均厚度的2-3之后仍能在硅片上看到。刀片偏转深。不同的是，因刀片振动引起的损伤称为切片微分损伤。时的出口（如图2.6中，有一力量能纠正刀片偏差。这个系统使硅片切片时，有更少的翘曲度。图2.6内圆刀片的进给速度是5cm/min。另一原因可能是钻石变脏了或者脱离了镍的涂层。当刀片

因为脏而开始出现偏差时，就应进行修刀了。成功，唯一的方法就是再进行硅棒的切割。尽管修刀能生产新的尖利的表面，但除非必须，

否则不大进行，因为每一次修刀都会减少刀片的寿命并增加机器待工时间。

问题灵和碎片。刀片失灵有几种：刀片变形、镍-钻涂层崩溃、刀片断裂。经常发生的问题是刀片变形。内是引起硅片断裂和大量的表面损伤。碎片（刀片退出时）这种现象称为exitchip硅片就不能使用了。图2.7列举了碎片的发生。图2.7最小限度（碎片）后，可以通过降低刀片进给速率来减小压力。另一个方法是在晶棒外侧位置贴上几片材料，

缘的压力，硅片也不会碎裂了。径大1.3mm生几乎都能包含在内了。应指出的是，碎片大多发生在(100)晶向的硅片上，原因是（100）的硅片，切割垂直于

（110）和其它（100）晶面。沿着（110）晶面切割很容易引起硅片碎裂。因此，在切割

（100）向的硅片时，硅片有沿（110）晶面发生碎裂的趋向。在（111111111因此，任何裂纹的发生平行于切片方向而不会引起碎片。在最近20迫研磨剂与晶棒接触，这样在砂浆和晶棒间的压力接触使材料被磨去。许多相同间隔的切割表面。线之间的空间决定了想要的硅片厚度。钢线的移动由线轴控制，

2.8150mm硅片，整根晶棒的切割完成只需约5-8小时。图2.8典型的线切割机使用的钢线直径约在0.006英寸。这么小的尺寸所造成的切片损失只有0.008英寸。单根线通常有100km长，绕在两个线轴上。如此长的钢线的应用使线的单个区反向的绕线回来。钢线向前走了约3025的时间延长，或者刚在一个方向经过系统，反过来又要经过了。典型的钢线进给速度在10m/s（22mph100km长的钢线经过一个方向需10，000秒或约2.75小时。其中一个线导轮由马达驱动，控制整个钢线系统。的进给速度。砂浆仍随钢线移动。300mm或更因此，线切割的切片损失仍保持不变，同一根晶棒就能得到比内圆切片更多的硅片。线切割的问题线可能会从一个凹槽跳到另一个凹槽中，使硅片切割进行到一半。钢线也可能因张力太大，

程停止。断裂的钢线还可能造成众多硅片的断裂。其它切割方式近几年来，还有许多切割工艺被建议用在硅片切割上。如线性电气加工EDM，配置研磨线，电气化学，和电气-光化学。比起现在的切割工艺，所有的这些方法都有其潜在的优势，然EDM，又称火花腐蚀加工，它有非常低的切片损失。晶向当进行切片时，必须按客户要求沿一个方向切割。所有的客户都希望硅片有一特定的晶向，可能使硅片的切割接近这一方向。一个与正确方向的小小偏离都会影响到以后器件的构成。起器件制造问题。因此，必须在切片开始时就检查硅片晶向的正确性。X-ray机检查晶向是否正确。如图2.9的切割就可以进行下去了。图2.9X-ray衍射碳板清除并且保持硅片仍在同一顺序。的特性也就不同，确定硅片在晶棒中的位置是很必要的。碳板从硅片上移走之后，硅片就能清洗了。因为这时候，经过了切片加工，正如所知道的，较难清除，因此，应经过一个？清洗工艺。激光刻字知道，问题的来源就能被隔离，在更多的硅片经过相同次序而发生同一问题前就能被纠正。

所以，在硅片表面的标识是很必要的，至少至抛光结束。条形码。条形码有一好处，因为机器能快速而方便地读取它，但不幸的是，人们很难读出。的过程是很值得的。一般激光刻字的深度在175μm左右。这样深度的标刻称为硬刻字；标识很浅并容易清除的称为软刻字。厚度超差太大。

边缘倒角片。边缘倒角形态硅片边缘的形状由磨轮形状决定。？因此，倒角磨轮有一个子弹头式的研磨凹槽。（见图2.10）图2.10倒角示意图磨轮与硅片边缘的接触。这使得参考面也能通过磨轮进行倒角（见图2.11次之后，硅片边缘就能得到磨轮凹槽的形状了。图2.11倒角磨轮沿硅片边缘运动图例时就不会发生任何问题了。倒角磨轮倒角磨轮是用来进行边缘倒角的一个金属圆盘，直径约为2-4英寸左右。磨轮约0.25英寸

厚，有一子弹头式凹槽在圆盘边缘。磨轮的研磨表面是一层镍-钻涂层。

相同比例。模板的放置显示了一个允许的区域，硅片必须与其一致。图2.12显示了硅片边

缘轮廓与控制模板的双重图象。图2.12倒角轮廓与叠在上面的控制模板图例倒角原因缘皇冠顶附生的消除、？崩边和断裂边。外延边缘皇冠顶硅片边缘有小的隆起（见图2.13很小的生长，只是不会在硅片正面的外延层上形成皇冠顶，因为边缘是锥形的。图2.13未倒角边缘的皇冠顶和倒角后的边缘外延生长对比边缘光刻胶小珠子更好的流动性能，因此，它仍是极重要的。些粒子，可能会伤害到眼睛。在硅片晶向检查时，要用到x-ray，因为有射线的，特别是大可能射入眼睛。而在倒角区域，有可能被机器夹痛。术语表切片微损伤了这样的损伤，在沿着切口的方向留下小的脊状痕迹。切片损失切片损失是在切片过程中，因刀片会切去的材料损失的总量。张力长度上的变化程度。应力应力是指材料单位面积承受的力量。swarf切屑是指在切片开槽时，削去的材料。可以认为是切片垃圾。抗张强度抗张强度是指材料在未完全失效情况下，所能承受的最大压力。yieldpoint？指材料在没有永久变形情况下，能承受的最大压力。练习：2-1．切片方式的选择必须考虑晶棒的---（）

a.材料损失，损伤引入，平整度。b.晶棒尺寸，切片速度，使用哪种类型的etchant。

c.切片方向，设备价格，晶棒掺杂剂浓度。

d.碎片率，沾污，后来的抛光砂的使用。

2-2．切片过程中，碳板与晶棒的粘合提供了---（）

a.切片过程的润滑作用。b.切片过程中结构支持。c.切片过程的研磨材料。d.证明切片完成的好方法。2-3．典型的内圆切片得到的切片---（）

a.不管晶棒的直径有多大，都得到相同的宽度。

b.沿着切片的区域没有任何损伤。c.比外圆切片得到更大的宽度。d.低的切片损失，较低的损伤，而且经济。

2-4．与内圆切割相比，线切割的一个有利之处---（）

a.线切割有研磨剂藏入线中；b.线切割不会引起硅片的任何损伤；

c.相同尺寸的线能切割任何尺寸的晶棒；

d.线切割产生更大的切片损失。2-5．内圆刀片---（）a.切割相同尺寸的晶棒，比外圆切割有更多的切片损失；b.使用研磨砂来切割晶棒；c.通过张紧在一鼓上，使之很刚直；d.切割大直径晶棒比小直径晶棒有更小的切片损失。2-6．线切割---（）a.一般有很大直径的线；b.用一种莫氏硬度略低于硅的研磨剂；

c.压迫研磨砂于晶棒上进行切割；d.典型的是使用许多线同时切割晶棒。

2-7．硅片需进行激光标识的主要原因是---（）

a.为吸杂工艺提供损伤；b.清除硅片表面的不完整物；c.提供了一种能追溯硅片的手段；

d.为接下来的硅片分选提供帮助。

2-8．激光标识必须有足够的深度直至通过---（）

a.磨片以后；b.腐蚀以后；c.硅片退火以后；d.所有硅片处理步骤结束。

2-9．硅片边缘倒角---（）

a.防止在后道工序中发生崩边；

b.减少硅片正表面的面积；

c.提供更可看的硅片形状；

d.增加硅片边缘应力。2-10．典型的硅片边缘倒角---（）

a.通过冲击方法；b.通过一定形状的磨轮；

c.通过在酸浴中的浸泡；

d.通过在碱浴中的浸泡。

磨片、热处理和相关工艺目的：通过本章的学习，能够：1、能描述磨片的意义；2、能描述双面行星式磨片机；3、知道两种类型的腐蚀，比较它们的优缺点；4、了解硅片的三种外吸杂工艺；5、了解内吸杂的三个热处理步骤；6、描述热处理对抵抗稳定所起的作用；7、了解进行背封的原因并列出两种背封工艺过程。经切片、标识和倒角后，就应准备抛光了。在硅片能进行抛光前，还需经过几个处理过程。片就能进行抛光了。这里的每一步都将的下面进行讨论。磨片在不停地旋转。这个机械研磨过程磨去硅片的两面的材料。目的这种损伤在硅片两面都有，因为硅片的两面都经过了切割。损伤的平均深度大约为25-30μm，但有些损伤可能是它的2-3倍深。任何工艺要去除这些损伤就至少要去除这样厚度的材是相等的，在有些情况下，可能一侧的量要多于另一侧，通常是正面。磨片的应用是因为它能磨去应去除的材料并留下小量的损伤。由于磨片过程总会留下损伤，就还需要另外的工艺。双面行星式磨片应用使硅片的两面能同时进行磨片。磨片机有齿轮式钢载体约比硅片厚0.005部的齿轮都能旋转，为载体的旋转提供了宽阔的范围，见图3.1。图3.1磨片机俯视图图3.2磨片机侧视图磨盘的组成且在后面的过程中也容易去除。反过来又有利于磨盘平整度的维护。磨盘表面和磨液供应轮还能使磨液在硅片表面流动并均匀分配。如果磨盘上没有齿轮，磨液可能会流到磨盘上，盘上。磨盘旋转计数器另一个方向。硅片几乎不会因边缘的压力造成断裂。第一个循环中，压力比较小，使硅片上高起的点先被磨去，使磨液均匀分配在机内。然后，

压力逐步上升到正常操作的压力。同硅片一起研磨，或者旋涡电流测试。硅片厚度并不相同，所以，为了更精确地控制磨片厚度，希望在磨片机上装一个厚度测试系统。度。另一种方法是使用旋涡电流传感器，磨盘之间的距离能通过位于上磨盘上的传感器测量到。和磨盘的磨损量必须也考虑到。硅片表面的去除使用一种含研磨砂的悬浮液组成的磨液来研磨硅片表面。典型的研磨砂是由9μm大小的经75-100μm的，以后的步骤都会使其平整程度下降。以，硅片必须保持湿润，直至表面颗粒被清除。硅片研磨—可选择的过程速去除大量含损伤的表层材料，同时磨砂也会造成相对多的损伤，但不会象原始的那样多。然后，磨砂尺寸减小，研磨率也降低，几乎不会引起表面损伤。只能研磨硅片的一侧；另外的缺点是磨轮在移动，没有方法防止磨去小量不该磨去的平面，这样，很难使硅片在设定误差范围内。磨轮位置。然而，这也有一些问题如这种方法的一致性，以及它的产出率很低。应力释放腐蚀用，而且都有各自的优缺点。TeflonH2SO4和双氧水HF会清除表面任何的硅末；在硅片进行清洗后，就可以进行腐蚀了，而且会腐蚀得均匀一致。碱腐蚀硅片腐蚀的一种方法是使用碱性氢氧化物如氢氧化钾（KOH45%的KOH和55%纯水的溶液中大约2分钟，通常在高温（约100KOH溶液中。然后，再将硅片浸入纯水以阻断KOH与硅片表面之间的继续反应。KOH与硅片的基本反应如下：Si+2H2O+2KOH→2H2+Si(OH)2(O)2+2K+KOH的热溶液从其既定的方向侵蚀硅片，以平行于（100111）平面的方向最慢。因为大量的硅片在生产过程中是平行于（100）面的，所以用KOH腐蚀很适合硅片。当KOH缓慢侵入材料时，它正快速腐蚀与（100）平行的平面，使硅片表面物质快速被清除。这样的操作使硅片表面腐蚀后，仍平行于（100）面。所以，整个硅片参考面不会受碱的影响，反应是一个相对自限制过程。自限制过程这个过程称为相当自限制过程是因为KOHKOH3.3KOH与硅片接触时间更长时，反应速率几乎趋向于零。所以，KOH腐蚀只会清除硅片表面的损伤及最小量的剩余表面层，除非KOH与硅片接触时间极其的长。由于这个原因，KOH更适合腐蚀（100）向的硅片。硅腐蚀坑当硅片表面有损伤时，损伤区域不再是完整的晶体结构。KOH能快速腐蚀损伤层，直到达到100）平面方向快速反应，这些腐蚀坑开始向旁边扩展。KOH只会腐蚀暴露在蚀刻剂下，有晶格损伤的区域，掩埋在里面的损伤不会被侵蚀到。这就使KOH只适合于表面损伤。考虑（100）平面，腐蚀坑的坑壁形成角度接近于54.7°，坑的平均深度为10-15μm。因为使硅片表面无法清洁。因为硅片边缘进行过倒角，存在许多损伤。KOH很快侵蚀这些区域，随着倒角边缘的连接，可能会断裂产生小颗粒或者磨损片盒产生颗粒。图3.3酸腐蚀腐蚀的另一个方法是酸腐蚀。用于酸腐蚀的一般混合物是HNO3和HF。有时，还使用另外的心的酸液损耗，反应稍微降低。另一方面，靠近硅片边缘处，没有如此多的硅来竞争酸液，的差异会引起硅片象“枕头，换句话说，硅片中心厚度略厚于边缘。图3.3类腐蚀中有优越的特性。碱腐蚀一开始的速率是由于硅片表面大量的损伤引起的。酸腐蚀（HNO3和HF）的基础反应如下：Si(s)+4HNO3(l)→SiO2(s)+4NO2(g)+2H2O(l)SiO2(s)+6HF(l)→H2SiF6(aq)+2H2O(l)这个反应的一个产物是NO2，是一种气体，所以，必须采取预防措施控制它的释放。为了满足环境法律，NO2通常会用化学淋洗来消除它的释放。赖于最终硅片需要的特性。表3.1列出了碱腐蚀和酸腐蚀的优缺点。碱腐蚀酸腐蚀优先腐蚀没有优先腐蚀表面有腐蚀坑无腐蚀坑同一批腐蚀速率不变（化学量固定）变化的腐蚀速率自限制，易于控制非自限制，难控制有一平整表面会引起“枕头”形不会对环境释放有害气体会释放有害气体，必须净化表3.1碱腐蚀与酸腐蚀的比较吸杂简介—器件制作区域。金属杂质会降低级下降。所以，吸杂在半导体工艺中是一个重要的过程。吸杂的起源在真空管时代，小量的钛被引入到真空管将其剩余的氧吸走，形成二氧化钛（TiO2吸杂可广义地分为两类：1、外吸杂2、内吸杂过程和更短时间限制，内吸杂变得更为重要。外吸杂外吸杂是通过从外界导入一有效方法来完成。可以有不同手段，如：a.背损伤b.背面薄膜淀积（主要为多晶硅）c.背面重磷扩散背损伤对硅片背面进行损伤使之产生缺陷，如晶格位错和重金属杂质陷落到这些高应力缺陷位置。陷。位错也会吸引硅晶格中的点缺陷，点缺陷在单晶拉制时发生，在高温（＞1000间，一些损伤可能会退火，使金属重又进入硅片。擦背面。图3.4是用滚刷和铁笔进行背损伤的示意图。图3.4背损伤(a)铁笔(b)滚刷该过程会产生很多脏的颗粒。度，与激光功率有直接关系。据观测，要能成功吸杂，激光功率需在15J•cm-2或更大些。

会作为金属离子的吸杂点。薄膜沉积多晶硅或氮化硅（Si3N4艺在外延沉积后也被用来硅片吸杂。背面n型重掺硅片的背面n型重掺也可作为吸杂陷阱。在一些器件制作过程中，大部分会使用这一方法，npn晶体管的发射极扩散时，未被保护的背面会自动重掺。同样，在n型沟道MOS器件的源扩散时也是如此。内吸杂1×1018atoms•cm-3CZ用FZ拉制的硅单晶一般小于此浓度，在这种情况下，就不能提供内吸杂。当晶棒从硅熔融物中CZ法拉制时，会有大量的氧从融化物中释放出来。在这个过程晶棒的位置，并且不再活动。步骤1100尽层，称为耗尽层，器件就建立在正表面的这一区域上。显然，整根晶棒无法进行内吸杂，只能对单片硅片。整个过程可看作几个步骤的整体或者可从供应商处购到已吸杂的硅片。1000段避免成核是很重要的，因为在活跃的器件区域会引起位错。图3.5是耗尽层形成示意图。图3.5硅片中耗尽层的形成第二步是将硅片冷却到约650℃。在这过程中，氧开始成核，耗尽层仍不受影响，因为氧含量没有足够高到成核的程度。1000层错。它们为金属杂质提供了吸杂点。淀积物有化学名为SiOx，x值接近于2。所以也称为氧化淀积。n型施主会活曲或翘曲。间隙氧增强了硅片的机械强度。所以，当进行内吸杂时，必须知道这个关系。镜面边缘抛光—HF清洗硅片时防止胶状硅粒飞跑形成条纹。镜面边缘抛光方法是一个化学/机械过程。边缘的抛光是通过真空吸头吸住硅片以一定角度底清洗以清除残留的抛光砂。在边缘抛光时使用的抛光砂是由胶状硅粒悬浮在水中组成，有高的PH值的化学物。高的PH值能氧化硅，然后硅粒又形成的氧化物去除。所以，这个过程是一个化学/机械过程，能得到非常光滑的表面。抵抗稳定硅中的氧溶解—CZ法生长的单晶氧含量接近1018cm-3等级。氧主要来自于硅融化时石英坩埚缓慢而稳定的分解。一部分的氧从熔融的SiO一般的生长条件下，晶体在籽晶末端有较高的氧含量，并沿着长度向下含量减少。氧施主可以观测到，单晶棒会经过一定的热条件，一些氧原子会作为施主或者说np型晶棒转变为n型晶棒。如果晶棒或硅片在300℃-500450℃是最起作用的温度。整根晶棒的剖面浓度分析，从顶部至底部，施主的浓度或氧含量呈下降趋势。度下呆更长时间，在某点上很可能温度范围在300℃-500℃内。因此，比起末端有更多的氧施主参与。图3.6磷掺杂的硅中氧施主磷是nn3.6也显示了热处理后的施主浓度，即

在大部分氧施主不再活动后，磷的浓度。在CZ法的早期，晶体或熔融物的不旋转的晶体生长中，可以观测到热氧浓度较少。但这种方法现在不被承认，因为现在几乎所有的硅单晶生长都要旋转晶体或熔融物。施主氧的存在从1954年开始，氧施主的存在就被承认了。曾作了很多尝试去了解从惰性氧形成施主的机制，以及这种氧与其它原子是怎样结合的。甚至到今天，整个过程也不是非常清楚地理解。3.7显示了硅中施主氧的一种可能结构。图3.7硅中施主氧的一种可能结构6个外层电子，它的四个电子能与硅子起施主作用。碳的影响如下（图3.8图3.8碳替代氧施主5×1016atoms•cm-3或更高时，这个效应就会发生。热施主的消灭或抵抗稳定当含有氧的热施主的硅单晶加热到500℃以上时，更多的氧会扩散进入成为施主，氧的基团生长的更大。最后会生长的足够大到形成沉淀物。这个效应大约在650℃左右时发生。沉淀物就不再显示出施主的特性。所以，如果晶棒加热到650℃，施主浓度会戏剧性地降低。习惯上，在加热到650℃以后，晶棒急冷至室温。急冷能将沉淀物冻结在晶格内，防止它们再度活跃成为施主。问题是当在器件制造时，单晶硅总会被再加热到300℃-500℃范围，仍存在氧沉淀物重回施浓度就不会再显著上升，甚至在其被再度加热时。扩散进入硅的内部。金属会降低少数载流子的寿命，影响器件性能。热处理前清洗SC-2洗液来去除金属沾污，然后将硅片浸入已非常稀释的高纯HFH2SO4）和双氧水（H2O2）的混合溶液清洗。这种溶液以剧烈溶剂著称，能去除硅片表面大部分的有能放入炉子进行热处理了。热处理积（CVD抵抗稳定的关键参数是温度和时间。晶棒或硅片必须加热到650℃左右，然后进行急冷。更是在炉子外面用气流吹。硅片尺寸到100mm150mm火是不实际的，因此，将分立的硅片进行热处理。硅片放置在清洁的石英舟中，然后放入石英炉内预热至650℃。加热过程约20-30分钟，通拉出，暴露在外面的空气中，温度会快速经过450℃的临界温度范围，足以将氧保持是冻结状态。如果整根晶棒热处理，将它放置在一石英载体上后，放入炉子。片之后马上进行，如此，可以确保硅片最终能满足顾客的电阻率要求。氧施主经观测，硅进行任何的热处理，温度在500℃-900℃范围内，新的氧施主开始出现。氧施主的这个效应在450℃左右时，不会