硅的晶体结构环境与衬底制备

硅的晶体结构环境与衬底制备第一页，共六十六页，2022年，8月28日1.1硅的晶体结构特点1.2晶向、晶面和堆积模型1.3硅晶体中的缺陷1.4硅中的杂质1.5杂质在硅晶体中的溶解度1.6微电子加工环境1.7衬底材料1.8衬底制备第二页，共六十六页，2022年，8月28日单一元素半导体(IV族)：硅（Si）、锗(Ge)硅：地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料；90％以上的半导体器件是硅器件。化合物半导体：III族元素和V族构成的III-V族化合物GaAs(砷化镓)，InSb(锑化铟)，GaP(磷化镓)，InP(磷化铟)等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。常见半导体材料第三页，共六十六页，2022年，8月28日1.1硅晶体结构的特点晶体中组成原子、分子、离子按一定规则周期排列。任一晶体都可以看成由质点（原子、分子、离子）在三维空间按一定规则重复排列构成的。晶格－晶体中这种周期性结构。单晶－整个晶体由单一的晶格连续组成的晶体。多晶－晶体由相同结构的很多小晶粒无规则地堆积而成。第四页，共六十六页，2022年，8月28日硅半导体的结构硅的晶体结构：构成一个正四面体，具有金刚石晶体结构。

硅(原子序数14)的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子）决定。每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。硅的共价键结构第五页，共六十六页，2022年，8月28日晶胞－能最大限度地反应晶体对称性的最小单元。300K时，硅的晶格常数a=5.4305Å，锗的晶格常数a=5.6463Å硅的原子密度：8/a3=5×1022/cm3，锗的原子密度：8/a3=4.42×1022/cm3共价四面体的健角：109°28´最小原子间距：硅的原子半径rsi=硅的空间利用率＝第六页，共六十六页，2022年，8月28日1.2晶向、晶面和堆积模型硅的不同晶向和晶面上的原子排列对器件的制造有重要影响。任何晶体的晶格中的原子总可以被看作是处于一系列方向相同的平行直线系上，这种直线系称为晶列。同一晶体存在很多取向不同的晶列，而不同取向晶列上原子排列不同，通常用晶向来表示一族晶列所指的方向。

以简单立方体晶格原胞的三个边作为基矢x、y、z，并以任意格点为原点，则其它所有格点的位置可由矢量表示，其中为任意整数。而任意一个晶列的方向可由连接晶列中相邻格点的矢量标记，其中m1、m2、m3是互质的整数。记做[m1，m2，m3]－晶向指数。<m1，m2，m3>表示这些等价方向－晶向。1.2.1晶向第七页，共六十六页，2022年，8月28日<111><100><110><111><110>方向的原子线密度最大。在硅原子的不同晶向上，原子排列不同，在不同晶向原子线密度：第八页，共六十六页，2022年，8月28日1.2.2晶面晶格上的原子可以看作是处于一系列彼此平行的平面系上，这种平面系称为晶面。通过任一晶列都存在许多取向不同的晶面，不同晶面的原子排列一般不同，可以用相邻的两个平行晶面在矢量x、y、z上的截距来标志。表示为x/h1、y/h2、z/h3，h1，h2，h3为互质整数。晶面记为（h1，h2，h3）－晶面指数（米勒指数）。有些晶面是彼此等效的，如（100）、（010）等六种晶面，故用{100}表示该晶面族。第九页，共六十六页，2022年，8月28日不同晶面上硅原子的分布不同，可以计算出晶面上单位面积上的原子数－面密度。

（100）：

（111）：

（110）:密度最大，但不均匀第十页，共六十六页，2022年，8月28日1.2.3堆积模型面心立方晶格又称立方密排晶格两种堆积方式：AB-六角密积ABC－立方密积配位数－12第十一页，共六十六页，2022年，8月28日1.2.4双层密排面金刚石结构为两套面心立方晶格套构而成，所以它的{111}晶面也是原子密排面。沿体对角线滑移1/4梯对角线的长度，刚好是晶胞面心立方原子所在位置。形成AABB´CC´堆积。故硅晶体的密排面都是双层的。双层密排面内距离：双层密排面间距离：金刚石晶面的特点：1、易沿{111}密排面形成解理面。2、{111}密排面结合牢固，化学腐蚀困难、缓慢，腐蚀后容易暴露在表面。3、{111}密排面面间距离大，结合弱，晶格缺陷容易在此形成和扩展。4、{111}密排面晶面能量低，在晶体生长中易使晶体表面形成{111}晶面。第十二页，共六十六页，2022年，8月28日

原生缺陷是晶体生长过程中形成的缺陷。主要有宏观缺陷和微观缺陷两大类。孪晶、裂纹、夹杂、位错、小角度晶界、微缺陷和微沉积等。有害杂质则是会影响晶体性质的杂质或杂质团，主要有受主、施主、重金属、碱金属等。原量生缺陷和有害杂质除影响材料的力学性质、载流子的输运或杂质的扩散行为外,还与加工工艺中产生的诱生缺陷密切相关。1.3单晶中的原生缺陷和有害杂质第十三页，共六十六页，2022年，8月28日1.3.1硅晶体中的原生缺陷点缺陷1、自间隙原子－存在于硅晶格间隙中的硅原子。2、空位－形成自间隙原子的同时，原晶格形成空格点，即空位。晶格正常位置原子跑到表面，在体内形成一晶格空位，这种叫肖特基缺陷；如果该原子进入间隙，并产生一空位－弗仑克尔缺陷。热平衡下，空位密度与温度的关系：3、外来原子－在晶体生长、加工、集成电路制造等过程中引入的杂质。常见缺陷：点、线、面、体缺陷。EvSi=2.6ev第十四页，共六十六页，2022年，8月28日线缺陷线缺陷－在某方向延伸，其它两个方向延伸很小。位错为常见形式，位错一般分为刃位错和螺旋位错两种基本形式，在滑移矢量和位错呈其它角度时，形成混和位错。位错大部为沿（111）滑移面贯穿于整个晶体的准刃位错。刃位错的特点之一是有多余的半晶面，晶体上、下两部分滑移了一个原子间距。第十五页，共六十六页，2022年，8月28日第十六页，共六十六页，2022年，8月28日第十七页，共六十六页，2022年，8月28日位错特点①：引起晶格畸变，在晶体内形成应力场。应力场容易聚集杂质原子,特别是有害杂质原子。形成一个稳定的杂质沉积体,它们往往是形成微缺陷、外延层错、氧化层错的核心。位错特点②:在外界施加一定能量的情况下,会产生攀移和滑移运动。热处理过程易使位错运动。ⓐ位错存在于器件有源区时,有害杂质的聚集反扩散杂质在位错线上增强扩散形成的导通“管道”将直接影响器件的特性,如击穿电压,pn结反向漏电流等。ⓑ处于有源区以外一定区域中的位错通过吸杂,也可对有源区起“清洁”作用。为避免单晶生长过程中产生位错，防止籽晶中的位错延伸至单晶棒中,因此收颈工艺十分重要的；其次要防止悬浮物或其它异物进入生长界面以及振动或机械冲击，保持固液界面液流和过渡区温度梯度稳定；使晶体冷却速度降低,防止晶体内产生热应力。第十八页，共六十六页，2022年，8月28日面缺陷与体缺陷

面缺陷是二维缺陷，面缺陷在两个方向的尺寸很大，另外一个方向尺寸很小。典型面缺陷－多晶。晶粒间界是一个原子错排区，在密堆积的晶体结构中，由于堆积次序发生错乱，形成堆垛层错，简称层错。层错是区域性缺陷，在层错以外和以内的原子都是规则排列的，只是在分界面原子排列才发生错乱。体缺陷－由于杂质在硼、磷、砷等在硅晶体中溶解度有限，在杂质掺入数量超过固溶度时，杂质在晶体中沉积，形成体缺陷。晶体中的空隙也是一种体缺陷。第十九页，共六十六页，2022年，8月28日第二十页，共六十六页，2022年，8月28日（1）杂质条纹是电活性杂质的条纹状缺陷。它们常出现于直拉硅单晶材料中,主要是由于拉晶中晶体转动时径向热场不对称和熔硅热对流的波动产生的杂质微分凝作用引起的，造成晶体电阻率的微区不均匀性,对器件参数产生严重影响。(2)有害杂质(三类)：非金属、金属和重金属。除氧、碳杂质外,非金属杂质还有氢等；金属杂质有钠、钾、钙、铝、锂、镁、钡等；重金属杂质有金、铜、铁、镍等。1.3.2硅晶体中的有害杂质第二十一页，共六十六页，2022年，8月28日氧和碳杂质：当氧进入硅单晶,它处于硅晶格的间隙位置,形成Si-O-Si结构,它对硅的电学性质没有明显影响。但是,一旦经过热处理,则发生下列反应：电活性中间产物对硅的电学特性有影响。[SiO4]+基团是施主中心，其能级位于导带下0.13eV和0.3eV。温度升高至(600-800℃)，[

SiO4]+消失，又出现与二氧化硅相结合的强烈依赖于碳的施主态带电复合体。在更高的温度下，二氧化硅析出，形成二氧化硅沉淀。采用650℃以上的高温对单晶进行退火,并急速冷却通过400-450℃，有助于消除电活性热施主中心。①非金属杂质第二十二页，共六十六页，2022年，8月28日硅中氧易聚集金属杂质，使材料呈现较大的伪寿命,一旦经过热处理，材料呈现较小的真实寿命。氧的沉积还会引起氧化诱生堆垛层错，影响硅器件的特性，如阔值电压、饱和压降、电流放大系数、特征频率等。硅中氧的含量和氧沉积团的形态对硅单晶的力学性质有明显影响。氧含量较高时,机械强度随氧含量的升高而降低;在氧含量较低时,机械强度则随氧含量的升高而增强。碳在硅中以非电活性的替位形式存在。高氧含量容易产生碳沉积，并形成电活性的碳化硅。另外，碳的沉积是旋涡缺陷产生的因素之一，碳在硅中还会减小硅的晶格常数，引起晶格畸变，使器件产生大的漏电和击穿电压下降。第二十三页，共六十六页，2022年，8月28日②重金属杂质

重金属杂质在硅中行为较为复杂，重金属杂质中对硅单晶影响最严重的是铁、铜，这些有害杂质来源于单晶炉和熔硅原料，它们除引入复合中心、减小载流子寿命外，还容易在位错、微缺陷和氧沉积团处聚集，形成重金属杂质沉积线或沉积微粒，使器件产生等离子体击穿、pn结漏电“管道”等现象。③金属杂质

钠、钾等碱金属杂质是半导体器件制造中最忌讳的有害杂质。这类杂质由于离子半径较小,一般处于硅中间隙位置,会在硅单晶中引入浅能级中心,参与导电。而微量的铝杂质引入，会对n型材料的掺杂起补偿作用。第二十四页，共六十六页，2022年，8月28日

由于单晶材料的质量还无法完美地满足微电子器件的要求,加之材料中的缺陷和有害杂质是工艺诱生缺陷的主要核化中心,因此必须通过单晶生长过程中的质量控制和后续处理来提高单晶的质量,使单晶材料趋于完美。减少单晶材料缺陷和有害杂质的后续处理方法通常采用吸除技术。吸除技术主要有物理吸除、溶解度增强吸除和化学吸除。目前应用最广泛的是物理吸除。1.3.3对单晶材料的基本要求及其完美化工艺

第二十五页，共六十六页，2022年，8月28日物理吸除的基本过程:在高温中,将晶体缺陷和杂质沉积团解体,并以原子态溶于晶体中,然后再使它们运动至有源区以外,或被俘获或被挥发。几种物理吸除方法：(l)本征吸除：在硅片内引入一些缺陷,以此吸除在表面附近的杂质和缺陷。一般采用l050∼1100℃(N2)/650∼700C(02)℃/1050∼1100℃(02)多步热处理来吸杂。(2)背面损伤吸除：通过在晶片背面引人损伤层,经热处理,损伤层在背面诱生大量位错缺陷,从而将体内有害杂质或微缺陷吸引至背面。引入损伤层的办法有喷砂、离子注入、激光辐照等。(3)应力吸除：在晶片背面引人弹性应力，在高温下，应力场使体内有害杂质和缺陷运动至应力源处，从而“清洁”晶片体内。引人应力的办法有在背面沉积氮化硅、多晶硅或其它热膨胀系数与晶片不匹配的薄膜层。(4)扩散吸除：在有源区外进行杂质扩散，利用杂质与硅原子半径的差异引人大量失配位错，从而将有害杂质和缺陷聚集于失配位错，消除有源区的缺陷。第二十六页，共六十六页，2022年，8月28日也可将几种方法组合在一起进行有害杂质吸除。如在硅片背面沉积磷硅玻璃(PSG)或硼硅玻璃(BSG)，在高温下，高浓度磷或硼向晶片背面层扩散，引入失配位错，同时硅和PSG,BSG热膨胀系数的不匹配引入应力场，在双重因素作用下，达到吸除有害杂质和缺陷的目的。但吸除技术是采取的补救措施或对单晶质量完善的过程，这并不意味着VLSI、ULSI对单晶材料质量要求的降低。单晶完美化的根本方法还是控制和提高生产过程中单晶材料的质量。第二十七页，共六十六页，2022年，8月28日1.4硅中杂质第二十八页，共六十六页，2022年，8月28日第二十九页，共六十六页，2022年，8月28日1.5杂质在硅晶体中的溶解度第三十页，共六十六页，2022年，8月28日1.6微电子加工环境1.6.1环境对成品率的影响1.6.2超净空间环境要求1.6.3超纯水1.6.4超纯气体和超纯试剂1.7衬底材料1.7.1IC与硅材料1.7.2大直径单晶制备1.8衬底制备1.8.1单晶的整形和定向1.8.2晶片加工第三十一页，共六十六页，2022年，8月28日

微电子加工环境是指微电子产品在加工过程中所接触的除单晶材料、加工设备及加工技术之外的一切物质。

微电子器件加工水平进入亚微米阶段后,不仅涉及到微细加工等各种高、精、尖技术,而且对加工环境也提出了十分苛刻的要求。任何尘埃(200－300mm硅单晶片在22mm×22mm区域里,尺寸≥1μm颗粒物要控制在<0.2个/cm2）、杂质团都将破坏加工图形，产生加工缺陷，任何有害离子(如Na+）的引入,都有可能改变器件特性,影响器件的可靠性。微电子加工技术,除工艺的精细化、材料的超纯化、设备的精密化特征外,加工环境的超净化成为产品的性能和质量的一个重要保障。1.6微电子加工环境第三十二页，共六十六页，2022年，8月28日芯片成品率与晶片有效面积、平均缺陷面密度的关系：1、净化空气2、洁净加工工具和传输系统3、超纯试剂、气体4、低温处理5、减少来自加工人员的污染Πδ＝exp(-SDA）SD－平均缺陷密度A－晶片有效面积减小缺陷的措施：1.6.1环境污染对成品率的影响第三十三页，共六十六页，2022年，8月28日1.6.2超净空间环境要求

超净空间环境包括对空气、人员、设备、工具等引入加工空间的尘埃、油脂、烟雾等任何可动微粒的要求。（1）净化标准

衡量空间环境洁净程度的主要技术指标是洁净度等级,我国将洁净室空气洁净度分为四个等级。随着微电子加工进入亚微米尺度，对加工环境提出了更高的要求。主要体现在,对尘粒粒径要求按0.1μm计数，增加l级和10级洁净度等级(每立方米空气中计数粒子数分别小于35个和350个）。VLSI工艺中，光刻、制版等加工,洁净度一般为10级。第三十四页，共六十六页，2022年，8月28日（2）净化及净化设备

净化环境的主要措施是净化进入加工空间的空气及避免人员及设备将尘埃带入加工空间。洁净环境主要有洁净室和局部净化区两种形式。净化空气的过程有过滤、驱赶、收集尘埃几个步骤。洁净室按气流方式可分为:垂直层流式、水平层流式和乱流式。

局部净化是指在加工空间的某一区域进行净化处理,以便实现局部环境的高度洁净。局部净化设施主要有:净化工作台、净化通道、风淋室等。洁净室空气净化系统构成第三十五页，共六十六页，2022年，8月28日第三十六页，共六十六页，2022年，8月28日超纯水：杂质含量极低的水。主要用于清洗和化学试剂的配制，主要用于晶片、石英器皿、夹具等的清洗以及化学试剂的配制，是微电子加工必不可少的辅助材料。并随微电子加工尺寸的缩小，要求越来越高。制备方法：离子交换、电渗析和反渗透。1.6.3超纯水第三十七页，共六十六页，2022年，8月28日1.6.4超纯气体及化学试剂（1）超纯气体气体中的有害杂质除污染晶片外,更为严重的是会破坏器件结构。例如,氧化过程中,氧气中氮含量过高,将导致在预定时间内生成的氧化层偏薄,使氧化层耐压下降等现象产生。微电子加工最常用的化学气体有氧、氮、氢、氩四种气体。还使用一些特殊气体，例如硅烷、磷烷、四氟化碳、氨气、氯化氢等,在这些气体中的有害杂质含量只能在10-6数量级。气体纯度：VLSI加工中,外延用氢气纯度高达99.99999%。在使用前，化学气体还需就地进一步提纯。提纯方法：分子筛、催化剂、玻璃滤球等对气体过滤、去杂；气体管道、连接附件采用不锈钢管、氟橡胶密封圈等。第三十八页，共六十六页，2022年，8月28日（2）化学试剂纯度要求

化学试剂的纯度分为化学纯、分析纯、优级纯(特级纯〉、电子纯和MOS纯。微电子加工用的超纯试剂一般为电子纯和MOS纯。这一类试剂中不溶性杂质、重金属杂质、碱金属杂质含量极低,甚至低达10-9数量级。试剂纯度与盛放容器有关，一般用聚乙烯、聚四氟乙烯或高纯石英器皿、夹具。第三十九页，共六十六页，2022年，8月28日1.7.1衬底材料

集成电路的衬底材料主要有:①元素半导体,如硅、锗；②化合物半导体,如砷化镓、磷化铟；③绝缘体,如蓝宝石、尖晶石等。但硅单晶材料仍然是目前最主要的衬底材料。

1.7衬底材料及其制备第四十页，共六十六页，2022年，8月28日

IC规模增大对硅单晶的要求

为了适应VLSI电路芯片面积不断增大及提高生产效率的要求,硅晶片直径逐年增大。随着器件图形尺寸的缩小,任何微小的缺陷都会影响器件特性,如耐压、PN结反向漏电流、阈值电压等；任何微区的电阻率的波动都会响器件特性的一致性,从而影响电路正常工作,因而对大直径单晶的生长、加工质量提出了更高的要求。Ⅰ、缺陷密度

由于大直径单晶生长过程中热场控制、生长过程控制更加复杂,以及装料量的增加,晶体生长时固-液界面扰动、杂质分凝等造成的微区不匀现象更为严重,从而使晶体缺陷产生的几率增大。芯片面积的增大,对缺陷密度的要求更加严格。另外,器件尺寸的缩小,使微缺陷的影响已成为一个不可忽略的重要因素。第四十一页，共六十六页，2022年，8月28日Ⅱ、参数的均匀性大直径单晶生长过程中,掺杂杂质在固-液界面分凝的微区波动及生长速度的瞬间起伏,将产生单晶电阻率径向和轴向分布的不均匀性。随着芯片面积的增大和器件图形尺寸的缩小,微区电阻率不均匀对IC性能的影响更为显著,影响IC正常工作。Ⅲ、晶片平整度

由于器件尺寸的缩小及芯片面积的增大，在微细加工过程中，晶片的翘曲将对图形加工质量产生影响，使加工图形畸变变得严重，即使微小的畸变，只要与加工图形尺寸接近,也会引起器件失效。晶片的翘曲是影响大直径单晶平整度的主要因素,理论分析表明,晶片直径愈大、愈容易产生翘曲现象。欲减少翘曲，必须增加晶片厚度、减小晶片所受的加工应力。第四十二页，共六十六页，2022年，8月28日1.7.2大直径单晶的制备

微电子器件制造用单晶材料的直径愈来愈大,大直径单晶的制备方法主要有：直拉法（CZ）和区熔法（FZ）。

直拉法是当前集成电路最主要的衬底－大直径硅单晶最常用的制备方法。第四十三页，共六十六页，2022年，8月28日大直径单晶制备直拉法（CZ）第四十四页，共六十六页，2022年，8月28日第四十五页，共六十六页，2022年，8月28日第四十六页，共六十六页，2022年，8月28日区熔法(FZ)

区熔法:单晶的基本原理是将籽晶与多晶棒紧粘在一起,利用分段熔融多晶棒,在熔区由籽晶移向多晶另一端的过程中,使多晶转变成单晶体。区熔法有水平区熔和悬浮区熔两种类型。利用区熔法可制备硅、锗、砷化镓等多种半导体单晶材料。

利用悬浮区熔法生长硅单晶,氧含量和杂质含量很低。经过多次区熔提炼,可获得低氧高阻单晶。高压器件常采用区熔单晶为衬底材料。由于区熔单晶含氧量低、杂质沾污少，近年来，区熔单晶在VLSI制作中的应用愈来愈引人注目。当然,区熔单晶在等径、微区电阻率均匀性等方面的特性还不够理想。第四十七页，共六十六页，2022年，8月28日第四十八页，共六十六页，2022年，8月28日第四十九页，共六十六页，2022年，8月28日第五十页，共六十六页，2022年，8月28日

性能符合要求的单晶棒必须经过加工,形成晶片后才能作为微电子器件的衬底材料。这一加工过程称之为衬底制备。VLSI不仅对衬底材料内在质量，而且对衬底的加工质量也提出了很高的要求。如表面光洁度、平行度、几何尺寸及公差等。1.8衬底制备第五十一页，共六十六页，2022年，8月28日（1）单晶整形

单晶棒存在收肩、放肩部分和尾部。从晶片等径和电阻率均匀性要求出发,必须去掉这些部分,将单晶棒分段分割。分割下的不合要求的单晶可作为冶金级硅回收,提炼成拉晶用原料。切割单晶棒常用外圆切割机或带式切割机。对于〈100〉晶向的硅单晶,为防止切割时根部破损,常用粘结剂加热粘贴石墨条于根部,并使切割速度小于7mm/min。1.8.1单晶整形与定向第五十二页，共六十六页，2022年，8月28日

硅单晶存在外表面毛刺、直径偏差等现象,需对单晶棒外圆进行滚磨整形,使单晶棒直径达到要求外圆滚磨包括两个步骤:用液体研磨料研磨去除表面毛刺，再用砂轮研磨使直径符合规格要求。目前,工业上采用的外圆研磨机有:带式无心研磨机、轮式无心研磨机、轮式有心研磨机和杯轮式研磨机。杯轮式研磨机

第五十三页，共六十六页，2022年，8月28日（2）晶体定向

微电子器件一般在低指数面的晶片上制作,而晶体的取向涉及到界面电荷密度的高低、表面复合速度的大小、埋层图形的漂移等问题，因此必须对晶体进行定向。晶体定向在切割晶片之前进行。晶体定向的方法主要有光图像法、X射线法和解理法。第五十四页，共六十六页，2022年，8月28日①光图像法是基于硅晶体各向异性的特点进行晶体定向的。晶体端面经研磨、择优腐蚀（氢氧化钠溶液)，使端面上出现许多低指数小平面构成的与晶面具有一定对应关系的小腐蚀坑。利用小腐蚀坑的宏观对称性，由正入射的平行光反映出的不同光像可确定对应的晶向。②X射线衍射法有劳埃法和转动晶体法两种,后者是微电子加工中常采用的精密定向方法。

第五十五页，共六十六页，2022年，8月28日（3）晶面标识

硅单晶解理面是{111}面,为了减少硅片在划片加工时破碎的几率,要求划片方向尽可能利用解理面与晶片表面的交线。一般采用(111）面或(100）面。(111）方向是最佳划片方向。为了识别晶片划片方位及晶片晶向和导电类型,必须在晶片上做出主、次参考面识别标志。在晶体定向后,进行晶向标识的主、次参考面研磨。第五十六页，共六十六页，2022年，8月28日

晶片加工主要包括单晶切片、磨片、抛光三个基本加工过程。（1）切片

是将已整形、定向、标识的单晶材料,按晶片晶向要求切割加工成符合一定规格要求的薄片。切片的方法分成三类:固定磨粒法、游离磨粒法、加热升华法。就切割设备而言,有内圆切割法、外圆切割法、带式往复切割法、导丝切割法、超声波切割法和电子束切割法等。1.8.2晶片加工第五十七页，共六十六页，2022年，8月28日内圆切割法是利用金刚砂的机械磨削作用,将金刚砂粘贴在刀口,经磨削将单晶棒切割成所需厚度的晶片。磨削过程会给晶片表面带来不同程度的损伤。损伤层的厚度一般在40－80μm范围。对于(111)晶面的硅片,为了防止电路制作中埋层图形畸变,切片时要向最近的〈110〉方向偏3－50。从单晶尾开始切片,棒尾上翘3－50。主参考面朝外。第五十八页，共六十六页，2022年，8月28日边缘倒角

晶片切割后边缘存在锋利的棱角,在后续加工中容易产生碎屑,碎屑会损伤硅片表面、光刻版、或引入针孔等缺陷。另外,受损伤的边缘在热处理中易产生位错,并向晶片中心传播,再则边缘存在棱角,光刻胶容易在边缘堆积,影响光刻胶的均匀性。因此,必须研磨去除晶片边缘棱角,这一过程称之为边缘倒角。第五十九页，共六十六页，2022年，8月28日（2）磨片

切片后的晶片存在表面损伤层及形变,为了去除损伤层,并使晶片厚度、翘曲度等得到修正,常采用研磨方法进行进一步加工,这一过程称之为磨片。磨片的方法很多，目前最常用的是行星磨片法,它有单面磨片和双面磨片两种方式。行星磨片法要求磨板材料具有较高硬度、很高的平行度和较高的光洁度。行星式结构：上磨盘自转、公转及下磨盘自转、公转运动方式,对研磨均匀性十分有利。第六十页，共六十六页，2022年，8月28日常用的研磨料有氧化铝、碳化硅、氧化锆和二氧化硅等。

研磨料的形状和粒度对研磨质量影响很大：（1）形状：研磨料过于锋利，研磨表面光洁度差、损伤大，但过于圆滑则磨削速度慢;研磨料粒径应尽可能均匀，少量过大粒径颗粒的混入会造成表面损伤。（2）粒度：太小则研磨速度慢；粒度过大，造成磨痕过粗过深、研磨片光洁度低，机械损伤大，甚至会出现裂纹。

研磨压力对磨削速度和质量也有影响。随压强增大,研磨速度加快。过大压强则又会造成磨料破碎,从而划伤晶片;压强太小,则研磨效率低。一般选择压强为l0KPa。第六十一页，共六十六页，2022年，8月28日

磨片后的晶片表面仍有10－20微米的损伤层,需要进一步去除，以提高表面光洁度和平整度，精细加工前一般要进行腐蚀。

①化学腐蚀：化学腐蚀的目的是去除