硅片表面的抛光技术
硅片双面抛光粗抛原理
硅片双面抛光粗抛原理在半导体制造过程中，硅片抛光是一个至关重要的步骤。
其中，硅片双面抛光粗抛是整个抛光过程中的首要步骤。
本文将详细介绍硅片双面抛光粗抛的原理和过程。
硅片双面抛光粗抛是将硅片两面进行粗糙度的消除，以达到平整度和光滑度的要求。
该过程是通过使用专用的抛光机器和抛光液来实现的。
硅片被固定在抛光机器的夹具上，保持稳定。
然后，在硅片的两面涂上一层抛光液，抛光液中含有磨料颗粒。
这些磨料颗粒可以有效地去除硅片表面的不平坦部分。
接下来，抛光机器启动，夹具开始旋转，硅片也随之旋转。
同时，抛光机器中的抛光头也开始运动。
抛光头上覆盖有抛光布，抛光布上也含有磨料颗粒。
当抛光头与硅片接触时，磨料颗粒会与硅片表面的不平坦部分发生摩擦，从而使硅片表面变得更加平整。
在整个抛光过程中，硅片会不断地旋转，并且抛光机器会自动调整抛光头的位置，以保持抛光的均匀性。
通过不断地抛光和旋转，硅片的两面逐渐变得平整和光滑。
完成双面抛光粗抛后，硅片将被取下并进行后续的抛光工艺。
这个过程是非常重要的，因为它直接影响到硅片的质量和性能。
总结起来，硅片双面抛光粗抛是半导体制造过程中不可或缺的一步。
通过使用专用的抛光机器和抛光液，可以将硅片表面的不平坦部分去除，使其变得更加平整和光滑。
这个过程在整个半导体制造过程中起到了至关重要的作用，确保最终产品的质量和性能。
为了更好地理解硅片双面抛光粗抛原理，我们可以想象一下一个工匠在打磨一个雕塑的过程。
他会使用磨料和工具，不断地打磨雕塑的表面，直到达到理想的效果。
同样地，硅片双面抛光粗抛也是一个精细的工艺过程，需要仔细操作和控制，以确保最终产品的质量。
硅片双面抛光粗抛这一步骤的成功与否，直接影响到整个半导体制造过程的顺利进行。
因此，工程师们在设计抛光机器和抛光液时，需要考虑各种因素，以确保最佳的抛光效果。
通过本文的介绍，希望读者能更加了解硅片双面抛光粗抛的原理和过程。
这个步骤的重要性不可小觑，它直接关系到半导体产品的质量和性能。
硅片抛光工艺流程
硅片抛光工艺流程硅片抛光工艺流程1. 准备工作•硅片清洗：将硅片浸泡在去离子水中，去除表面的杂质和污垢。
•切割硅片：使用切割机械将硅片切割成合适大小的块状。
•手工修整：用细砂纸手工修整硅片边缘，确保切口光滑。
2. 粗磨•粗磨液配制：将研磨颗粒和液体混合，得到具有足够磨削能力的粗磨液。
•粗磨机研磨：将硅片放置在粗磨机上，调节参数并开始磨削过程，以去除表面较大的杂质和划痕。
3. 中磨•中磨液配制：将研磨颗粒和液体混合，得到具有适度磨削能力的中磨液。
•中磨机研磨：将经过粗磨的硅片放置在中磨机上，调节参数并开始磨削过程，以平整硅片表面，并进一步去除划痕和凸凹。
4. 细磨•细磨液配制：将细研磨颗粒和液体混合，得到具有较细磨削能力的细磨液。
•细磨机研磨：将经过中磨的硅片放置在细磨机上，调节参数并开始磨削过程，以进一步提高硅片表面平整度和光洁度。
5. 抛光•抛光液配制：将抛光材料和液体混合，得到具有较强抛光能力的抛光液。
•抛光机抛光：将硅片放置在抛光机上，加入抛光液，调节参数并开始抛光过程，以去除最后的表面缺陷，得到高度光洁的硅片表面。
6. 清洗和检查•清洗硅片：将抛光后的硅片进行清洗，去除残留的抛光液和其它杂质。
•检查硅片：使用显微镜等工具对硅片进行观察和检查，确保表面平整、光洁，并且没有明显缺陷。
7. 包装和存储•包装硅片：将检查合格的硅片进行适当的包装，以防止污染和损坏。
•存储硅片：将包装好的硅片存放在干燥、无尘的环境中，避免受潮和与其它材料接触。
以上便是硅片抛光工艺的流程，通过连续的研磨和抛光过程，可以使硅片表面达到高度光洁、平整的要求。
这一过程在半导体制造等领域扮演着重要的角色，确保硅片的质量和性能，为后续工艺提供优质的基础材料。
8. 控制和调整•工艺参数控制：在整个抛光过程中，需要对各个环节的参数进行监控和调整，如研磨液的浓度、抛光液的pH值、抛光机的转速等，以确保抛光效果的稳定和一致性。
•品质控制：通过对抛光后的硅片进行品质检测，如表面平整度、光洁度、划痕和缺陷等指标的检测，以确保产品的符合要求和标准。
硅片生产抛光工艺流程
硅片生产抛光工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 粗磨，去除硅片表面的大颗粒杂质，形成均匀的粗糙表面。
硅片抛光知识点总结
硅片抛光知识点总结一、硅片抛光工艺流程硅片抛光的工艺流程一般包括粗磨、精磨和抛光三个步骤。
具体流程如下：1. 粗磨：在这一步中，硅片表面的划痕和磨损层被去除，通常使用研磨粒径为10-20μm 的研磨料进行研磨。
2. 精磨：在粗磨后，需要进行精细磨削，以达到更高的表面光洁度。
通常使用研磨粒径为3-6μm的研磨料进行研磨。
3. 抛光：最后一步是抛光，通过化学机械抛光（CMP）来去除研磨过程中产生的划痕和光洁度不足的表面，使其达到光学平整度。
二、抛光机理硅片抛光是一种物理和化学结合的加工过程。
在抛光过程中，研磨料与硅片表面发生摩擦和化学反应，导致硅片表面的材料被去除，从而实现平整光滑的表面。
在抛光过程中，研磨料的选择、磨料与硅片表面的相互作用以及抛光液的化学成分都对抛光效果有着重要影响。
三、抛光参数的影响在硅片抛光过程中，有许多参数会影响抛光结果，包括研磨料的类型和粒度、磨削压力、抛光速度、抛光液的成分和浓度等。
其中，研磨料的类型和粒度是最为关键的参数，其选择直接影响到抛光效果和表面质量。
磨削压力和抛光速度对研磨料与硅片表面的接触和作用力有着重要影响，能够调节抛光的表面光洁度和去除率。
而抛光液的化学成分和浓度则能影响到抛光过程中的化学反应，通过增加抛光液中氧化剂或酸碱度来实现更好的抛光效果。
四、抛光质量的评价抛光质量的评价主要包括表面光洁度、平整度和去除率等指标。
表面光洁度是抛光质量的主要指标之一，其能够直接影响到后续工艺的成像和光学特性。
平整度则是表面的平整程度，其影响到晶圆接触的均匀性和光学特性。
而去除率则是指研磨和抛光过程中被去除的硅片材料的厚度，其是评价抛光效果和工艺控制的重要指标之一。
综上所述，硅片抛光是一种关键的半导体加工工艺，其对半导体器件的性能和可靠性具有重要影响。
抛光工艺流程、抛光机理、抛光参数的影响以及抛光质量的评价是硅片抛光的关键知识点，对于理解抛光工艺、优化抛光参数和控制抛光质量具有重要意义。
cmp化学机械抛光用途
cmp化学机械抛光用途
CMP（化学机械抛光）技术是一种用于半导体制造和微电子工艺中的表面平整化处理方法。
它结合了化学腐蚀和机械磨削的作用，能够在纳米级别上实现材料表面的平整度。
CMP技术在以下几个方面有广泛的应用：
1.硅片制造：在硅片制造过程中，CMP技术用于去除硅片表面的杂质和凸凹，以获得平整的表面。
这一过程对于后续的集成电路制造和封装至关重要。
2.集成电路制造：在IC制造过程中，CMP技术被用于氧化扩散、化学气相沉积、溅镀和保护层沉积等环节。
它能够有效地去除薄膜层之间的杂质和不平整度，提高芯片的性能和可靠性。
3.先进封装：CMP技术在先进封装领域也有广泛的应用，如倒装芯片封装、三维封装等。
通过CMP技术，可以实现高平整度的封装表面，提高封装效率和可靠性。
4.测试与分析：在半导体器件的测试和分析过程中，CMP技术可以用于制备样品表面，以获得精确的测试结果。
5.其他领域：CMP技术还应用于光电子器件、太阳能电池、发光二极管等领域。
在这些领域，CMP技术可以提高器件的性能和可靠性，降低生产成本。
总之，CMP技术在半导体和微电子行业中发挥着重要作用，为高性能集成电路和高品质封装提供了关键的表面处理手段。
随
着半导体技术的不断发展，CMP技术在我国的研究和应用将越来越广泛。
硅片的边缘抛光
3.16 硅片的表面抛光
Polishing目的：去除其表面由前工序所残 Polishing目的：去除其表面由前工序所残 留下的微缺陷及表面的应力损伤层和去除 表面的各种金属离子等杂质污染，以求获 得具有一定的厚度和晶面，表面平整，光 具有一定的厚度和晶面，表面平整， 洁如镜，没有损伤层的单晶薄片， 洁如镜，没有损伤层的单晶薄片，供外延 和管芯制造时使用， 和管芯制造时使用，这种单晶材料的加工 过程称衬底(单晶)制备。 过程称衬底(单晶)制备。
平、粗 5um
纳米 1um
纳米， 纳米，去雾满足 0.13um
平坦化
• 常用的介电层材料有硼磷硅玻璃(BPSG)、sio2 • 和Si3N4.
图3.
集成电路的多重内连线的切面结构
旋涂玻璃法
• 旋涂玻璃法(Spin On Glass),把一种溶于 旋涂玻璃法(Spin Glass),把一种溶于
溶剂内的介电材料以旋涂的方式涂布在晶 片上。 片上。 • 热处理去掉溶剂-平坦化完成-第二层以上的 热处理去掉溶剂-平坦化完成布线层。 布线层。 • 两个过程：一是涂布(2000-5000埃)，二 两个过程：一是涂布(2000-5000埃 是固化
3.15 硅片的边缘抛光
目的：确保硅片边缘表面的加工精度和较 目的： 高的生产效率 方法：先机械带式边缘粗抛光、 方法：先机械带式边缘粗抛光、后碱性胶 体二氧化硅化学机械抛光。 体二氧化硅化学机械抛光。 日本 Mipox（研磨带） Mipox（研磨带） Speed Fam（抛光布和抛光液） Fam（抛光布和抛光液） 参数：边缘轮廓质量、边缘表面粗糙度Ra、 参数：边缘轮廓质量、边缘表面粗糙度Ra、 表面精度（亮点、裂纹、崩边及沾污） 表面精度（亮点、裂纹、崩边及沾污）
硅片抛光技术
硅片的机械化学抛光原理如图所示。
抛光液用弱碱性的胶态SiO(粒径10nm)水溶液。
抛光布采用微细表层结构的软质发2抛光是硅片的最终加工工序，要求抛光表面具有晶格完整性、高的平面度及洁净性。
使用械化学抛光二次抛光用的抛光布是用发泡聚氨基甲酸乙酯人造革。
二次抛光是精抛光，是通过不断去除水合膜来硅片抛光装置有单面抛光和双面抛光两种。
双面抛光可提高抛光效率和加工精度。
抛光布采用微细表层结构的软质发泡聚氨基甲酸人造革。
在高速高压抛光条件下，抛光布和硅片之间形成封闭的抛光剂层。
同时，学抛光法可以获得无加工变质层的表面。
为了提高抛光效率，要进行两次抛光。
在第一次抛光中，借助合膜来进行无损伤抛光。
二次抛光用的是添加碱或氨的抛光液，pH=9。
二次抛光的加工量一般在1μm以下。
之间形成封闭的抛光剂层。
同时，在硅片表面形成软质水合膜，抛光盘通过不断去除水合膜进行硅片的抛光。
但是，一旦抛光过程，借助于磨粒与抛光布的机械作用，破坏硅片表面的水合膜进行高效抛光。
因此，必须采用大粒度的磨量一般在1μm以下。
硅片的抛光。
但是，一旦抛光过程中水合膜发生破裂，会在硅片表面产生加工缺陷。
[1]度的磨粒和透气性能好的抛光布以形成较薄的水合膜，其目的是为获得硅片的厚度、平面度等。
一次抛光 1.5μm次抛光的去除量是1.5μm左右，一次抛光使用的抛光液是在SiO悬浮液中添加NaOH,KOH 等碱性添加剂，使抛光液的pH=2H 等碱性添加剂，使抛光液的pH=11。
一次抛光用的抛光布是用漫透聚氨基甲酸乙酯的无纺布。
化学机械抛光技术的原理及应用
化学机械抛光技术的原理及应用化学机械抛光技术（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP），是一种兼具物理与化学原理的半导体制造工艺。
它使用了化学反应和机械磨擦相结合的方式，以达到在硅片表面形成平整、精细的表面结构的目的。
近年来，随着芯片制造工业的不断发展，化学机械抛光技术已经成为半导体光刻制程中必要的工艺步骤。
一、原理化学机械抛光技术的原理就是先将磨料和化学药品混合在一起，形成一定浓度的溶液，然后将此溶液涂布到芯片表面进行加工。
当芯片与磨料及化学药品溶液接触后，化学药品将会发生化学反应，改变硅片表面的化学性质，使其发生软化，从而有利于磨料的附着。
同时，磨料的有序分布可以起到增大切削速率的作用。
这种工艺使用的磨巧通常是硬化颗粒状的氧化铝或硅石，其径数大约在50微米左右。
在施加机械力的情况下，这些颗粒会像刀片一样切削硅片表面，起到去除芯片表面不平整结构的作用。
在这个过程中，通过加入一些稳定镜面表面的化学药剂，同时控制磨擦力和磨料大小，可以使得抛光表面形成高质量的精细图案。
二、应用CMP 技术在半导体制造过程中，主要起到了以下五方面的作用：1. 通过将芯片表面变得平整，可以避免由于局部结构过高而产生的散射现象。
这在半导体射频器件制造过程中尤其显著，因为在射频器件中，即使极小的表面误差也可能会导致性能下降。
2. 加工抛光可以去除杂质，避免在后续加工过程中导致不必要的错误。
3. 因为半导体表面物质的颗粒试剂是微小的，所以它们之间的摩擦力往往很强。
通过 CMP 技术，可以让它们表面变得较为光滑，降低其表面能，减小其之间摩擦力，提高运动时的流畅度。
4. 由于 CMP 可以加工各种硬度的材料，因此它可以用于各种材料的制程步骤，如碳化硅、钨等高熔点材料。
这种方法相对于机械加工可以省略多道步骤，从而实现一系列化学加工和机械加工的一体化。
5. CMP 技术可以有效地平整硅片表面，使得不同的电路之间板面间距更小。
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内容
1. 抛光片的特性参数。 2. 抛光的基本流程：化学减薄—抛光。 3. 典型的抛光方法—CMP
CMP: Chemical Mechanism polish 4. 抛光的工艺流程。
硅片抛光的意义
• 硅加工中，多线切割、研磨等加工过程中， 会在表面形成损伤层，从而使得表面有一 定粗糙度。抛光就是在磨片基础上，通过 化学机械研磨方式，进一步获得更光滑、 平整的硅单晶表面的过程。
1）机械抛光。 2）化学抛光。
3）化学机械抛光—CMP技术。√
1） 机械抛光
• 方法：抛光液的磨料对硅片表面进行机械 摩擦，而实现对表面的抛光。
• 研磨浆组成：Al2O3、MgO、SiC等磨粒+水 • 优点与缺点：
优点：抛光速度快。 缺点：表面质量不高，粗糙化、划痕严重。 • 地位：最早期的硅片抛光技术，目前已经 被淘汰。
1）化学减薄与作用
• 定义：采用化学腐蚀的方法，将硅片表面 进行化学剥离，从而减薄损伤层，为抛光 创造条件。
• 化学减薄的作用：
减少抛光过程的去除层厚度。 使硅片表面洁净—去除表层。 消除内应力—去除损伤层。
化学减薄的作用
杂质原子
张应力 挤压应力
化学减薄平面 抛光面
Si
2）化学减薄的方法
硅被HNO3氧化，反应为：
3Si 4HNO 3 3SiO 2 2H 2O 4NO
用HF去除SiO2层，反应为： SiO 2 6HF H 2 [SiF6 ] 2H 2O
总反应为：
3Si 4HNO 3 18HF 3H 2 [SiF6 ] 8H 2O 4NO
污染物
碱性腐蚀
TIR和FPD的示意图
上抛光面
最凸点
基准面
最凹点
FPD值 如-8um
TIR值， 如12um
抛光片的其它参数
• 抛光片的其它参数：厚度、总厚度变化、 弯曲度、翘曲度等
• 硅片厚度：硅片中心点位置的厚度。 • 总厚度变化TTV：最大与最小厚度的差值
TTV=Tmax-Tmin
弯曲度和翘曲度
• 弯曲度：是硅片中线面凹凸形变的最大尺 寸。
• 研磨片粗糙度(抛光前)：～10-20um • 抛光片粗糙度(抛光后)：～几十nm
研磨片
抛光片
研磨和抛光中关注的参数
• 研磨片：一定厚度的薄片，是一种体材料， 只关注某些体的特征参数，如厚度、翘曲 度，和表面的参数，如崩边。
• 抛光片：有光滑表面的硅片，主要关注加 工的硅表面的特征参数。
1. 抛光片的特性参数
• 腐蚀液组成：
NaOH/KOH+H2O 浓度15%～40%
• 反应的特点 优点：反应需加温度，一般80～90℃，速度
比较慢，易控制，废液也易处理。 缺点：反应是纵向反应，易向深层腐蚀，容
易形成表面粗糙度增加，残余碱不易去除。
碱性腐蚀机理
• 硅的碱性腐蚀减薄机理：
Si 2KOH H2O K2SiO3 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2
• a: 酸性腐蚀 • b: 碱性腐蚀
酸性腐蚀
• 腐蚀液组成：
[HF]:[HNO3]:[HAc]乙酸=(1~2):(5~7):(1~2)
• 反应的特点：
优点：反应速度快，过程中放热，不需要加 热，典型速度0.6～0.8um/s。 缺点：反应生成的氮化物，污染环境。
酸腐蚀的机理
• 硅的酸性腐蚀减薄机理：
x1 x2 d
22
双向翘曲
x1 x2
基准面
x3 x4
翘曲度： x1 x2 x3 x4
2
2
3）硅抛光片的表面缺陷
• 缺陷的种类： a: 和研磨片类似的缺陷：崩边、缺口、裂纹 等 b: 特有的表面缺陷：划痕、凹坑、波纹、 沾污、色斑、橘皮、雾、氧化层错、涡旋、 电阻率条纹等
• 划痕：研磨颗粒划出的狭长的沟槽，一般不 会很深，重划痕～0.12um。
• 凹坑：表面上的凹陷小坑 • 波纹：大面积的，肉眼可见的，类似波纹的
不平坦区。 • 沾污：吸附于表面的各种污染颗粒。 • 色斑：化学性沾污。 • 橘皮：大面积的，大量突起小丘的群体。 • 雾：大面积的，大量不规则缺陷（如小坑）
引起的光散射现象，常常形成雾状。
2. 抛光前的化学减薄
• 1）化学减薄的作用。 • 2）化学减薄的方法。 • 3）化学减薄的工艺流程。
2） 化学抛光
• 方法：利用化学试剂对硅片表面进行化学腐 蚀，来进行抛光，包括：液相、气相腐蚀、 电解抛光等。
• 缺点：不利于控制抛光速度和深度，不利于 获得大面积、高度平整度抛光面。
3）化学减薄的工艺过程
准备工作
厚度分选
化学腐蚀
送检验
冲洗甩干
• 准备工作：配腐蚀液、开通风橱、准备冲洗 水等。
• 厚度分选：2～5um分档，比如，d和d+6um 属于两个种类。
• 腐蚀过程：控制温度、时间，腐蚀层一般 10～20um。
• 冲洗甩干：用大量水将硅片冲洗，并甩干。
• 送检。
3. 硅片抛光的方法
• 翘曲度：硅片中线面与一基准平面之间的 最大距离与最小距离的差值。
• 硅片的中线面：也称中心面，即硅片正、 反面间等距离点组成的面，即中心层剖面。
弯曲度
弯曲度
基准面
单向翘曲
A点
d
x2
x1
下界面 上界面
在A点，中线面和基准平面的距离最大： x1
最小距离：d ，反向翘曲时，此值为负值。
2
x2
2
翘曲度：
• 1）硅片的理想状态 • 2）硅片表面的平整度 • 3）硅片表面的缺陷
1）硅片理想状态
• 硅片的理想状态： a: 硅片上、下表面之间，对应的测量点的垂
直距离完全一致，且任意表面均与理想平面 相平行。 b: 硅片表面晶格完整，所有非饱和的悬挂键 位于表面的二维平面内。 c: 无杂质污染，无各种晶体缺陷。 • 理想平面：指几何学上的理想的、完美的平 整平面。
俯视
悬挂键
斜视
平视
பைடு நூலகம்
若干原子层平面
Si
（理想平面）
3
2.5
2
1.5
1
6 0.5
4
0 2
-0.5
0
-1
-2
-4
6
4
2
0
-2
-4
-6 -6
2） 硅抛光片表面的平整度
• 定义：标志表面的平整性，指硅片表面与 理想基准平面的最大偏离。
• 描述平整度的两个参数： a: 总指示读数(TIR)：硅片抛光表面最高点和 最低点之差，即峰谷差值，只为正值。 b: 焦平面偏差(FPD)：表面最高点和最低点二 者中，偏离基准平面的最大值，可以是正 或负值。