发布时间 : 星期三 文章半导体-硅片生产工艺流程及工艺注意要点 - 图文更新完毕开始阅读
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
吸杂是一个将杂质和一些会延伸的点缺陷从硅片的器件制作区域移走的过程。最重要功能的是移走金属杂质，如金、铜、镍、铁等等来自硅片正表面—器件制作区域。金属杂质会降低影响器件性能的少数载流子的寿命。如果陷入，金属原子还会形成缺陷中心，使器件性能等级下降。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
两种吸杂类型被用来移走硅片器件区域的金属残留物。随着硅片厚度的上升，低温制作器件过程和更短时间限制，内吸杂变得更为重要。 外吸杂
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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。如果背损伤的硅片经高温处理，大量的可移动的金属离子会在各个方向移动，最终在背面诱陷。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℃）下移动。当他们到达位错位置，就会被固定不动。这个过程的缺点是如果硅片在高温下经很长时间，一些损伤可能会退火，使金属重又进入硅片。
背面可以有多种损伤方法，这些机械手段如喷砂，适当功率的激光照射及使用滚刷或铁笔摩擦背面。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
通过机械手段进行背损伤的评定参数是导入损伤量。再制这样的损伤是很困难的。一种测量损伤量的工艺是使用反射体来测量着色表面的反射率。这类的损伤应在隔离区域进行，因为该过程会产生很多脏的颗粒。
激光背损伤是一个更能控制和清洁的过程。然而，这是一个很慢的过程，因为激光束要扫描硅片表面以达到一个很好的覆盖。激光的照射会融化硅片表面，熔融物会流入硅片，当它再结晶时，热应力会因位错的产生而释放。如果这些位错是热稳定的，在以后的高温处理过程中如氧化，它们会作为金属杂质沉积下来。无论位错是热稳定与否，都依赖于激光损伤的深度，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。 背损伤的另一方法是离子灌输。当离子刺入硅片表面时，会将损伤引入格点。这种晶格损伤会作为金属离子的吸杂点。 薄膜沉积
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多晶硅或氮化硅（Si3N4）的薄膜淀积在硅片背面能移动金属离子。淀积后，硅片在高温下退火，当金属离子移动到淀积薄膜的边缘时，会被诱陷，这样就能阻止其回到硅片正面。该工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，因此，任何其它的吸杂步骤都不需要了。例如，制作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
内吸杂是由在热处理过程中氧原子影响形成的位错环产生。氧原子需有最小浓度，才能产生吸杂。其浓度约为1×1018atoms?cm-3。通过CZ法拉制出的硅单晶至少有这个氧含量。然而，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。在这个过程晶棒的温度下，氧仍在饱和状态。但当晶棒冷却到室温时，氧会过度饱和，大部分的氧会占据空隙位置，并且不再活动。 步骤
通过氧来吸杂有三个步骤。第一步是将硅加热到1100℃，使得在接近硅片表面形成一氧的耗尽层，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。 第一步的加热温度是很重要的。在这温度，氧能从表面逸出因为硅片和外部的氧浓度的不同。可以观测到，如果温度低于1000℃，氧就会形成团，称为成核现象，和外扩散一起。在这阶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
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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。
在第三步中，硅片加热到1000℃左右，在此温度上，晶核开始生长并且最终形成淀积和推垛层错。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。
氧化淀积层是大量氧原子与硅原子束缚在一起的集合。尽管少量的氧集合作为n型施主会活动，当它继续生长时就变得稳定了。所以内吸杂不会影响硅片的电阻率。吸杂的另一重要事项需记住就是尽管氧淀积会吸引金属杂质，但降低了硅片的机械强度，在热处理时易造成弯曲或翘曲。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
硅片腐蚀并进行吸杂后，硅片边缘可以进行抛光。有时进行边缘抛光是为了清除腐蚀过程留下的边缘腐蚀坑。这个过程不一定必须做。但进行边缘抛光有利于防止碎片或在后面的过程中产生裂纹。这一步骤完成使硅片边缘更均衡一致。另一个好处是在后道生产工序—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使硅片的一侧边缘几乎垂直与抛光盘贴住。然后，抛光盘旋转，硅片边缘也随着一个鼓旋转。这个鼓表面贴有一种树脂抛光衬垫。当硅片与抛光衬垫接触时，还会在上面添加抛光砂。吸头吸住硅片然后慢慢的开动使硅片的边缘都充分与抛光衬垫接触得到抛光。硅片一侧边缘被抛光后，将硅片翻转，然后对硅片的另一侧以同样方式进行抛光。两侧完成后，硅片必须彻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
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