InSb晶片化学抛光研究

机械抛光会给InSb晶片表面造成一定程度的机械损伤,增加表面的粗糙度,从而影响器件的性能.化学抛光可以有效地去除表面划痕,改善晶片的表面形貌,降低粗糙度.用低浓度的澳一甲醇溶液对机械抛光后的InSb晶片进行了化学抛光,并对化学抛光前后的InSb晶片进行了表面形貌、总厚度偏差(TTV),粗糙度、表面组分和杂质对比分析.实验结果表明,用低浓度的溴-甲醇溶液对InSb晶片进行化学抛光,腐蚀速率平稳且容易控制,能有效去除表面划痕,从而得到光滑、平坦的表面.晶片表面的粗糙度为6.443nm,TTV为3.4μm,In/Sb原子比接近1.与传统的腐蚀液CP4-A,CP4-B相比,用低浓度的溴-甲醇溶液对InSb晶片进行化学抛光,可以获得更低的表面粗糙度和TTV,且In/Sb的原子比更接近于1.     

线切割InSb晶片表面损伤研究

利用扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy, SEM)、台阶仪和X射线衍射仪 (X-ray Diffraction, XRD) 研究了线切割InSb晶片和内圆切割晶片的表面损伤程度,定量分析了损伤层的厚度,并探讨了影响InSb切割晶片表面损伤的因素。结果表明,线切割InSb晶片的表面较平整,粗糙度小,表面损伤小,损伤层的厚度约为14 μm,小于常规内圆切割晶片。研究结果对大尺寸、大批量InSb晶片的生产及后续加工具有一定的参考价值。     

非离子型表面活性剂结合金刚石膜电化学氧化的新型抛光后晶片清洗工艺

本文针对抛光后晶片的颗粒和有机污染物提出了一种新型清洗方法,它结合了非离子表面活性剂和掺硼金刚石膜（BDD）阳极电化学氧化的优势。非离子表面活性剂可以在抛光后晶片上形成一层保护膜,使晶片表面颗粒易于去除。颗粒去除对比实验结果通过金相显微镜观察得知,体积比为1%的非离子表面活性剂的颗粒去除效果最佳。然而表面活性剂保护膜本身属于有机物,它最终也需要被去除。金刚石膜阳极电化学氧化（BDD-EO）可以用来去除有机物,因为它可以有效降解有机物。三个有机污染物去除对比实验分别为：一是先用非离子表面活性剂再用BDD-EO,二是单纯用BDD-EO去除有机物,第三种是用传统RCA清洗技术。通过XPS检测结果表明,用BDD-EO清洗的晶片表面的有机残留明显少于传统RCA技术,并且晶片表面的非离子表面活性剂也可以有效去除。     

晶片CMP后表面纳米颗粒的去除研究

对晶片化学机械抛光(CMP)后表面吸附的纳米颗粒去除进行了研究,分析了晶片表面吸附物的种类及吸附机理。由于晶片表面吸附的有机物多为大分子物质,它在晶片表面的吸附除了容易处理的物理吸附外,还会和晶片表面构成化学键,形成难以处理的化学吸附。对清洗过程中颗粒的去除有严重的影响,提出利用电化学清洗,结合表面活性剂和兆声波清洗的方法去除晶片表面的纳米颗粒。经金相显微镜观察和原子力显微镜检测,晶片表面纳米颗粒能得到很好地去除,效果明显优于单纯的兆声波清洗方法。     

InSb红外探测器钝化前清洗工艺研究

对InSb红外探测器钝化前清洗工艺进行了研究。在传统清洗方法的基础上增加专用清洗液进行清洗,以优化钝化前InSb材料的表面质量。飞行时间二次离子质谱仪(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, TOF-SIMS)质谱检测表明,增加专用清洗液清洗工艺后,InSb材料表面的Si杂质浓度降低了约85%,主要有机物杂质浓度降幅约为30%~60%,表面整体杂质含量显著降低。经流片验证,增加专用清洗液进行钝化前表面清洗,I-V性能更优,InSb光伏芯片的长期可靠性显著提高。这说明钝化前InSb材料的表面质量对InSb红外探测器的性能和可靠性具有重要影响。本文提供的钝化前清洗优化方向具有一定的指导意义。     

不同抛光方式下InSb晶片表面质量的对比研究

本文分别以加双氧水的化学机械抛光和未加双氧水的纯机械抛光方式对InSb晶片进行表面处理,通过分析氧化膜的生成,以及对InSb晶片的表面划痕、表面粗糙度和表面损伤的表征,开展了两种不同抛光方式下InSb晶片的表面质量对比研究.结果表明,在化学机械抛光过程中,InSb晶片表面有氧化层生成,该氧化层能保护材料表面免受损伤;并...     

CMP中酸碱度对InSb晶片粗糙度的影响

InSb是一种重要的半导体材料。研究了在压力、流量等工艺参数一定的条件下,通过改变有机碱在抛光液中的体积分数,得到了不同pH值的抛光液。采用化学机械抛光(CMP)对InSb进行了表面加工,并在原子力显微镜下观测了抛光后晶片的表面粗糙度,找到了适宜InSb抛光的最佳pH值,从而达到降低InSb表面粗糙度的目的,最后分析和讨论了实验结果及其有机碱在CMP中的作用,最终实现了工艺参数的优化。     

晶片表面Haze值研究

介绍了晶片表面Haze值的定义和理论依据,通过对SSIS系统的原理分析,揭示了Haze是一种间接反映晶片表面状态的光学信号。通过对不同表面状态抛光片的光学扫描,研究了晶片表面粗糙度与Haze值的关系;通过对Si抛光片和砷化镓抛光片的扫描对比,研究了晶片本体反射系数对Haze值的影响。研究结果表明,同种材料的Haze值随着表面粗糙度的增大而增大,而不同的材料即使拥有相似的表面粗糙度,Haze值也会因本体反射系数的不同而呈现很大差异。通过对Haze扫描图的特征分析,研究了Haze值分布与晶片表面均匀性的关系,成功地利用Haze值分布将表面性状化,为化学机械抛光和湿法清洗工艺提供了一个新的反馈手段。     

硅衬底化学机械抛光后去除有机物残留的研究

化学机械抛光后,Si片表面残留有机物会影响清洗的综合效果,并会造成器件失效。针对上述问题提出了一种新的清洗方案,用金刚石膜电化学法制备氧化性强的过氧焦磷酸盐溶液,可有效氧化分解表面有机沾污,配合FA/O I型活性剂溶液进行预清洗,去除表面颗粒的同时降低了表面粗糙度。此外,过氧焦磷酸盐被还原成的焦磷酸盐具有很强的络合力,它能与Cu等金属离子络合,达到同时去除金属杂质的目的。研究了氧化液的体积分数对有机物清洗效果的影响,发现氧化液的体积分数为60%～100%时残留有机物去除效果最佳。作为一种新型的清洗方法,清洗效率高且成本低,操作简单可控且环保,符合新时期半导体清洗工艺的要求。     

锑化铟抛光片表面粗糙度优化研究

锑化铟是中波红外探测应用较广的材料。抛光片的表面粗糙度是影响器件性能的关键指标。研究了锑化铟化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)液的pH值、氧化剂比例以及抛光液流速对锑化铟抛光片表面粗糙度的影响,并结合原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)和表面轮廓仪测试对抛光片的表面粗糙度进行了表征和优化。结果表明,当pH值为8、氧化剂比例为0.75%、抛光液流速为200 L/min时,InSb晶片的表面粗糙度为1.05 nm (AFM),同时晶片的抛光宏观质量较好。     

多结化合物电池用p型Ge抛光片清洗技术研究

对多结化合物太阳电池用的p型Ge抛光片的清洗技术做了研究.Ge抛光片的清洗可以采用酸性清洗液和碱性清洗液相结合的方式.酸性清洗液的主要作用是去除晶片表面的有机物;碱性清洗液的主要作用是去除晶片表面的颗粒.清洗液的温度和组分影响着抛光片的清洗效果.通过实验结果确定了p型Ge抛光片的清洗方案,采用这一清洗方案清洗的Ge抛光片,表面质量可以达到"开盒即用"的水平.运用晶片清洗机理分析了各种清洗液的功能和作用.     

用单片清洗设备进行晶圆背面清洗

晶圆背面的污染降低了半导体器件的成品率,而当器件进入100nm技术节点之后成品率的降低便显得尤为重要。因此,目前众多的器件制造厂家就要求在进行片子正面清洗的同时对其背面也能够实现清洗。由Akrion公司制造的Mach2HP系统就是这样一种单片清洗设备,它具有清洗晶圆正反两面的功能。在起初评价时,设备经过了大量的粒子去除效率的变化。这种大量的变化使我们不能了解这种设备真实的清洗能力。氮化硅(Si3N4)粒子污染的晶片被用以进行粒子去除效率测试。我们发现有Si3N4粒子的晶片引起了背面粒子去除效率的变化。这种含Si3N4粒子的晶片是通过在裸芯片上沉积Si3N4粒子而特意准备的。我们发现,一些较大的Si3N4粒子在晶片清洗时又分解成更小的粒子。如若在清洗之后分解的粒子仍保留在晶片上,它们便会降低晶片总的粒子去除效果。因此,在这些粒子沉积到晶片上之前,这些粒子群需要进一步分解成实际的粒子。经过了解晶片的预习处理,我们实现了这种清洗设备背面清洗效果的评价。     

通过添加表面活性剂和螯合剂改进硅片化学清洗工艺的研究

通过在传统RCA清洗法所用的SC-1液中,添加表面活性剂四甲基氢氧化铵(TMAH)和/或螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA),实验比较了不同清洗方法对颗粒粘污、金属粘污的去除效率;并测试了其对硅片表面粗糙度的影响。用MOS电容结构的击穿电场强度Weibull分布,评价了不同清洗方法所得氧化层的质量。结果表明,上述改进能够显著提高对颗粒粘污和金属粘污的去除效果,同时能省去RCA的SC-2清洗步骤,具有节省工时、化学试剂消耗量小的优势。     

Effective cleaning process and its influence on surface roughness in anodic bonding for semiconductor device packaging

Wafer cleanliness and surface roughness play a paramount role in an anodic bonding process. Impurities and the roughness on the wafer surface result in unbonded areas which lead to fringes and Newton׳s rings. With an augment in surface roughness, lesser area will be in stroke thus making more pressure and voltage to be applied onto the wafers for better bonding. Eventually it became mandatory to choose the best cleaning process for the bonding technology that can substantially reduce the impurities and surface roughness. In this paper, we investigate the bonding of silicon/oxidized silicon on Pyrex (CORNING 7740) glass with respect to surface roughness and cleanliness of the wafers by performing three renowned cleaning processes such as degreasing, piranha, RCA 1& 2 (SC‐Standard Cleaning 1 and 2) and found that RCA compromises the best between the roughness and cleanliness. Studies were also extended to find out the effects of applied voltage and load on the bonded surface. It was observed for samples cleaned with RCA, an increase of 45% in maximum current and decrease of 75% in total bonding time with the applied load and voltage among all the cleaning techniques used. Three dimensional structures for pressure sensor application were successfully bonded by selecting the appropriate load and cleaning process. Atomic force microscopy analysis was done to investigate the surface roughness on silicon/oxidized silicon and Pyrex glass for different cleaning processes. Scanning electron microscopy and optical imaging were performed on the interface for the surface integrity of the bonded samples.     

清洗工艺对锗外延片表面点状缺陷的影响

锗外延片表面的雾、水印及点状缺陷等会影响太阳电池的性能和成品率,其中点状缺陷出现的比例最高。研究了锗抛光片清洗工艺对外延片表面点状缺陷的影响,获得了无点状缺陷、低粗糙度及高表面质量的锗单晶片。采用厚度为175μm p型<100>锗单面抛光片进行清洗试验,研究了SC-1溶液的不同清洗时间、清洗温度和去离子水冲洗温度对锗抛光片外延后点状缺陷的影响,分析了表面SiO_2残留和锗片表面粗糙度对外延片表面点状缺陷的影响。结果表明点状缺陷主要是由于锗单晶抛光片表面沾污没有彻底清洗干净以及清洗过程中产生新的缺陷造成的。采用氢氟酸溶液浸泡、SC-1溶液低温短时间清洗结合低温去离子水冲洗后的锗抛光片进行外延,用其制备的太阳电池光电转换效率由原来的25%提高到31%。     

Copper bonded layers analysis and effects of copper surface conditions on bonding quality for three-dimensional integration

In order to achieve copper wafer bonding with good quality, surface conditions of copper films are important factors. In this work, the effects of surface conditions, such as surface roughness and oxide formation on the bond strength, were investigated under different bonding conditions. Prior to bonding, copper film surfaces were kept in the atmosphere for less than 1 min, 3 days, and 7 days, respectively, to form different thicknesses of oxide on the surface. Some copper wafers were cleaned using HCl before bonding in order to remove the surface oxide. Surface roughness of copper films with and without HCl cleaning was examined. Since surface cleaning before bonding removes oxides but creates surface roughness, it is important to study the corresponding bond strength under different bonding conditions. These results offer the required information for the process design of copper wafer bonding in three-dimensional integration applications.     

Photoresist deposition without spinning

A technique for resist deposition using a novel fluid ejection method is presented in this paper. An ejector has been developed to deposit photoresist on silicon wafers without spinning. Drop-on-demand coating of the wafer reduces waste and the cost of coating wafers. Shipley 1400-21, 1400-27, 1805, and 1813 resists were used to coat sample 3- and 4-in wafers. Later, these wafers were exposed and developed. The deposited resist film was 3.5 /spl mu/m thick and had a surface roughness of about 0.2 /spl mu/m. The ultimate goal is to deposit resist films with a thickness of the order of 0.5 /spl mu/m and a surface roughness of the order of 30 /spl Aring/, which is currently achieved for 200-mm silicon wafers by using a spinning method. Such goals can be attained by using micromachined multiple ejectors or with better control over the deposition environment. In the micromachined configuration, thousands of ejectors are made into a silicon die, as presented by Percin et al. (2002), and thus allow for a full coating of a wafer in a few seconds. Coating in a clean environment will allow the lithography of circuits for microelectronic applications. Other potential applications for the technology in the semiconductor manufacturing are in deposition of low-k materials, wafer cleaning, manufacturing of organic LEDs and organic FETs, direct lithography, nanolithography, and coating for hard-disk drives.