06_硅片表面检验分析

硅片表面检验分析硅片在聚光灯下目检， 要求圆片表面无明显色差、 花纹、 雾状斑块或色斑； 圆片无裂纹，边缘缺损、无沾污；圆片表面无划痕。1. 无明显色差氧化层变化容易产生色差， 如图示。氧化层 100A 的厚度变化就会在目检时看到颜色的变化，大约厚度变化 2000A，颜色就会呈现一个周期性的变化。 氧化层几十 A 的厚度变化就会使表面产生一点颜色变化，颜色变化严重时， 硅片表面会有明显的花纹。一般来说， 随着氧化层厚度的增加，颜色变化的明显性会下降，几万 A 后颜色随厚度的变化就不再明显。总厚度为一万多 A 后，二三百 A 的厚度变化已经看不出明显的颜色变化。加工工艺对色差的影响1.1 氧化如果表面有 1％以上的变化时会看出颜色变化。氧化时应表面一致，颜色一致。1.2 CVD 表面变化 4％以上时， 色差较明显。 APCVD 一般达不到无色差的要求， PECVD 、 LPCVD可以做到无色差。如果色差变化比较均匀时还可以，色差有突变时必须改进。喷头一般对色差没有影响，而表面态的影响比较大，如放射状色斑、沾污、粉尘等。表面水分含量较高时，会对表面产生影响，氧化层较薄时，会产生色差。如图示：解决：甩干时控制表面，禁止再落水，甩干后及时取出。腐蚀后硅片表面疏水，水会沿划片槽下流，如未能甩干，会形成一条白带，扩散后片子就报废了，如图示。解决：等水静止后取出片架，稍倾斜，慢速；有水迹可冲水或者擦片。片架潮湿也易产生花纹。CVD 会复制上道工序带来的损伤，为了防止复制，可以在 CVD 前用 HF 漂洗。CVD 设备故障也会造成色差，如果喷嘴喷的过多，或者喷头气流变化，会造成硅片表面有深浅条花纹。如图示。1.3 腐蚀有些缺陷扩散后看不出来，但腐蚀后就会发现色差。如果没有腐蚀干净，或者腐蚀不均匀，出现台阶变化，也会产生色差。如图示1.4 光刻套刻时，第二次对不准，也会产生色差。如图示。对产品有影响的色差：氧化不能有色差；CVD 色差不能太大，挂水（条纹色差） ；腐蚀，侵蚀。铝：发黑，一般是腐蚀掉了；发黄，一般是显影液上滴水（快要甩干时） ；铝应力，会导致圈状色差，合金后会更明显，如图示。1.5 STEPPER 每次曝光都要聚焦，但由于硅面不平，焦距就会不一样， STEPPER 会根据前一步的焦距曝光，这样就会产生一个个 SHELL 区的色差，如图示，为了避免产生这类色差，扩散应避免硅片翘曲。光刻胶较厚，显影不掉，会残留铝条；光刻胶较薄，腐蚀后会产生毛边。如图示如果去胶不干净，色差太明显，会形成花纹，如图示2. 物状斑块、白雾如图示。这类缺陷一般对硅片影响较大。隔离槽有白雾，如图示渗磷区有白雾，如果已生长在硅片里面，会发蓝，发绿。氧化层表面，硅表面白雾，有一定的高度，透明，一般不易去除，已经生成了酸性化合物，可用双氧水煮去。如图示有机沾污，如果没有注意， CVD 、扩散后就不能再去除干净。多晶沾污，用 2 号液处理后，多晶会一致，无白雾。铝表面白雾， Al-Si 表面，较粗，色斑，类似白雾， APCVD 如果表面有水珠，就会产生色斑，如图示解决：在 80 度时烘，并使气体流动，使表面均匀，都含水或者都不含水，可避免色斑。3. 沾污3.1 手引起的3.2 CVD 粉尘 可擦片去除3.3 湿法腐蚀（ NH3 ） F 不能有结晶，结晶不易去除，用时提前一天一夜放到净化间里，或者过虑去除结晶。3.4 磷污染扩散时高温后才能看清。局部颜色发黑，腐蚀后发白。3.5 水沾污水汽在炉管蒸发后留下来的，多出了不该有的东西。拿湿、干片架时应换手套，避免手带入水沾污。4. 水雾很少的水分稀释在硅片表面，显微镜下明场时看不见，暗场时可见。环境湿度小于 40％时，由于片架、片盒内水分挥发而产生的，应保持片盒、片架干燥。环境湿度太大时也容易产生水雾。涂胶挥发后，硅片变凉，如果环境湿度过大，硅片吸水产生的水雾难于去除。光刻胶涂布后，产生蝌蚪状的缺陷，一般是由于环境湿度过低光刻胶脱水而产生的。5. 其他铝条缺损、多铝光刻胶厚薄会对刻蚀产生较大的影响，如果光刻胶较薄，会产生过刻蚀，铝条变细。侵蚀：聚光灯下可见花纹。